CN115974109A - 一种六氟磷酸盐的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种六氟磷酸盐的制备方法,属于电池电解液领域。该方法包括以下步骤:将HF、碱金属源与五氧化二磷在超临界流体中反应生成六氟磷酸盐,反应结束后除去流体,得到六氟磷酸盐固体;所述碱金属源为钠源或锂源。本发明的六氟磷酸盐制备方法以超临界流体作为反应溶剂,利用超临界流体具有气体的分散性和液体的溶解性,能够使碱金属源与五氧化二磷固体均匀地分散在超临界流体中,HF与碱金属源、五氧化二磷反应时能够充分接触,使得反应更加完全,有利于提高产品的收率,并且反应后生成六氟磷酸盐固体和水,可以将二者进行有效分离,因此,本发明在反应结束后的分离过程较简单,易操作和实现,流体的残留也较少,且有利于提高产品的纯度。

Description

一种六氟磷酸盐的制备方法
技术领域
本发明涉及一种六氟磷酸盐的制备方法,属于电池电解液领域。
背景技术
随着新能源汽车的发展对锂离子电池的需求大幅提升,锂矿资源逐渐开采耗尽,这将成为锂离子电池发展不可忽视的问题。相比之下,钠离子电池具有锂离子电池相似的工作机理,且地球上钠元素资源丰富、成本较低,因此在储能电池领域具有广阔的应用前景。目前,钠离子电池在电极材料、电解质材料、表征分析、储钠机制探索和电芯技术等方面取得突破。
钠离子电池技术在中国的商业化进程势不可挡,不仅能够满足新能源领域低成本、长寿命和高安全性能等要求,还能在一定程度上缓解锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题。六氟磷酸钠,化学式为NaPF6,因其高电导率、可形成较稳定的固态电解质界面的特点,是目前钠离子电池电解液中重要的钠盐。
申请公布号为CN114873577A的中国发明专利申请,公开了一种六氟磷酸钠的制备方法,包括将五氧化二磷溶于氟化氢溶液中,低温反应生成六氟磷酸溶液,然后将钠源与六氟磷酸溶液在加热的条件下进行反应,用氮气吹脱除去水和未反应的氟化氢,加热浓缩得到六氟磷酸钠粗品,将该粗品溶入不良溶剂中进行重结晶、冷却、干燥得到六氟磷酸钠。该方法制备六氟磷酸钠的过程中,在反应完成后,除了需要用氮气除去水和未反应的氟化氢以外,还需要加热浓缩、重结晶、冷却、干燥才能得到六氟磷酸钠产品,分离提纯的步骤较为复杂。
超临界二氧化碳流体作为一种绿色溶剂,若代替传统溶剂,不会给产物带来污染,溶剂易得且无毒,并省去了所得产品一系列的后续处理工艺,只需要通过改变温度和/或压力,就可以实现产物与溶剂的分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种六氟磷酸盐的制备方法,解决现有技术中存在分离提纯较复杂的问题,采用一锅法成盐及提纯。
为了实现以上目的,本发明的六氟磷酸盐的制备方法所采用的技术方案为:
一种六氟磷酸盐的制备方法,包括以下步骤:将HF、碱金属源与五氧化二磷在超临界流体中反应生成六氟磷酸盐,反应结束后除去流体,得到六氟磷酸盐固体;所述碱金属源为钠源或锂源。
本发明的六氟磷酸盐的制备方法以超临界流体作为反应溶剂,利用超临界流体具有气体分散性和液体溶解性的特性,能够使碱金属源与五氧化二磷固体均匀地分散在超临界流体中,HF与碱金属源、五氧化二磷反应时能够充分接触,使得反应更加完全,有利于提高产品的收率,并且反应后生成六氟磷酸盐固体和水,六氟磷酸盐固体可以在反应体系的流体中进行沉降,水存留在流体中,除去流体(包括超临界流体和水),剩余六氟磷酸盐固体,使得六氟磷酸盐固体与水进行有效分离,因此,本发明在反应结束后的分离过程较简单,易操作和实现,流体的残留也较少,且有利于提高产品的纯度。经过实验发现,本发明获得的产品的收率可达到94.8%以上,纯度可以达到99.2%以上。
优选地,所述超临界流体为超临界CO2。以超临界CO2作为反应溶剂,有利于反应结束后保护六氟磷酸盐不在水中发生分解,并且在HF过量时,未反应HF也可以随流体被除去,进而减少HF的残留,进一步提高产品的纯度。
为了保证CO2为超临界状态以及氟化反应的充分进行,优选地,所述反应的温度为30~40℃,压力为15~30MPa。
优选地,所述反应的时间为1~2h。
为了保证反应的充分进行,优选地,所述反应是将HF混入混合体系后进行;所述混合体系是将碱金属源与五氧化二磷分散在超临界流体中形成。
优选地,所述反应在密闭环境中进行,反应结束后通过将流体从密闭环境中排出除去流体。
优选地,还包括以下步骤:将除去的流体进行减压、降温使水液化,得到液态水、气态HF和CO2,气液分离收集水分,气体继续降温使HF气体液化,得到液态HF和气态CO2,气液分离。反应结束后,将未反应的物质进行分离回收、重复利用,不仅环保、节约资源,还能够降低六氟磷酸盐的生产成本。
优选地,所述减压是将流体的压力降至4~7MPa,所述降温将流体温度降至20~30℃,所述继续降温将流体温度降至HF的沸点以下。
优选地,所述碱金属源是碱金属氟化氢物和/或碱金属氟化物。进一步优选地,所述碱金属氟化氢物为氟化氢钠或氟化氢锂;所述碱金属氟化物为氟化钠或氟化锂。
为了使反应物得到充分地利用,优选地,所述碱金属源与五氧化二磷的摩尔质量比为1.9~2.1:1。例如1.91:1、1.95:1、1.98:1、1.99:1、2.0:1、2.1:1等。
为了促进反应向正反应方向的进行,保证氟化反应完全,优选地,所述HF与五氧化二磷的摩尔质量比为8~11:1。进一步优选为8.7~11:1。
具体实施方式
本发明的六氟磷酸盐的制备方法,包括以下步骤:将HF、碱金属源与五氧化二磷在超临界流体中反应生成六氟磷酸盐,反应结束后除去流体,得到六氟磷酸盐固体;所述碱金属源为钠源或锂源。
以碱金属源为钠源(如氟化钠或氟化氢钠)为例,本发明制备六氟磷酸钠的反应方程式为:
Figure BDA0004083851680000031
Figure BDA0004083851680000032
HF可以是HF气体或液体HF,优选为HF气体。
本发明的六氟磷酸盐的制备方法的一个实施例中,包括以下步骤:
(1)将钠源与五氧化二磷加入反应釜中,通入二氧化碳气体,升温升压至超临界状态,开启搅拌充分混合物料,得到分散体系;
(2)通过高压泵向反应釜中通入过量的HF气体,搅拌条件下保温保压进行反应,其中,温度为30~40℃,压力为15~30MPa,反应时间为1~2h;
(3)反应结束后,将反应釜中的流体(包括超临界态的二氧化碳、水、未反应的氟化氢)打入萃取釜中,逐步降低萃取釜内压力至5~6MPa,温度降至20~30℃,分离出水,然后将萃取釜温度冷却至HF沸点以下,分离出液态HF。
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
一、本发明的六氟磷酸盐的制备方法的具体实施例如下:
本发明采用的反应-萃取系统,包括反应釜和萃取釜,反应釜和萃取釜上设置有进料口和出料口,反应釜的出料口与萃取釜的进料口两者之间通过管路连接,管路上设置有阀门和泵,而且萃取釜配套有循环冷却水系统,萃取釜还安装有泄压阀。
实施例1
本实施例的六氟磷酸钠的制备方法,采用以下步骤:
(1)反应-萃取系统用无水CO2气体多次置换后,将62g氟化氢钠与71g五氧化二磷加入反应釜中,然后通入二氧化碳气体进行升压,同时进行升温,升温升压至35℃、20MPa,使得二氧化碳为超临界状态,开启搅拌充分混合物料;
(2)通过高压泵向反应釜中通入88g HF气体,在搅拌条件下保温保压(35℃、20MPa)反应1.5h;
(3)反应结束后,打开管路上的阀门和泵,将超临界态的二氧化碳、水、未反应的氟化氢打入萃取釜中,打开泄压阀和冷却循环水,将萃取釜内的压力和温度逐步降低,使流体(超临界态的二氧化碳、过量的氟化氢气体及水)的压力释放至5MPa,温度降为25℃,使得二氧化碳变为气态,将水排出萃取釜,再将萃取釜温度冷却至10℃使氟化氢转化为液体,萃取釜内收集氟化氢液体并排出。反应釜中得到纯度99.6%的六氟磷酸钠161.2g,收率96.2%。
在其他实施例中,氟化氢钠可以替换为氟化氢锂,最终制备出六氟磷酸锂产品。
实施例2
本实施例的六氟磷酸钠的制备方法,采用以下步骤:
(1)反应-萃取系统用无水CO2气体多次置换后,将62g氟化氢钠与71g五氧化二磷加入反应釜中,然后通入二氧化碳气体进行升压,与此同时进行升温,升温升压至35℃、30MPa,使得二氧化碳为超临界状态,开启搅拌充分混合物料;
(2)通过高压泵向反应釜中通入96g HF气体,在搅拌条件下保温保压(35℃、30MPa)反应1.2h;
(3)反应结束后,打开管路上的阀门和泵,将超临界态的二氧化碳、水、未反应的氟化氢打入萃取釜中,打开泄压阀和冷却循环水,将萃取釜内的压力和温度逐步降低,使流体(超临界态的二氧化碳、过量的氟化氢气体及水)的压力释放至6MPa,温度降为25℃,使得二氧化碳变为气态,将水排出萃取釜后,再将萃取釜温度冷却至10℃使氟化氢转化为液体,萃取釜内收集氟化氢液体并将其排出。反应釜中得到纯度99.91%的六氟磷酸钠164.3g,收率97.8%。
在其他实施例中,氟化氢钠可以替换为氟化氢锂,最终制备出六氟磷酸锂产品。
实施例3
本实施例的六氟磷酸钠的制备方法,采用以下步骤:
(1)反应-萃取系统用无水CO2气体多次置换后,将42g氟化钠与71g五氧化二磷加入反应釜中,然后通入二氧化碳气体进行升压,与此同时进行升温,升温升压至35℃、15MPa,使得二氧化碳为超临界状态,开启搅拌充分混合物料;
(2)通过高压泵向反应釜中通入110g HF气体,搅拌条件下保温保压(35℃、15MPa)反应1.6h;
(3)反应结束后,打开管路上的阀门和泵,将超临界态的二氧化碳、水、未反应的氟化氢打入萃取釜中,打开泄压阀和冷却循环水,将萃取釜内的压力和温度逐步降低,使流体(超临界态的二氧化碳、过量的氟化氢气体及水)的压力释放至5MPa,温度降为25℃,使得二氧化碳变为气态,将水排出萃取釜后,再将萃取釜温度冷却至10℃使氟化氢转化为液体,萃取釜内收集氟化氢液体并将其排出。反应釜中得到纯度99.2%的六氟磷酸钠159.26g,收率94.8%。
在其他实施例中,氟化钠可以替换为氟化锂,最终制备出六氟磷酸锂产品。
二、对比例
本对比例的六氟磷酸钠的制备方法,采用以下步骤:
将62g氟化氢钠、71g五氧化二磷、1000g二氯甲烷加入四氟反应釜中,氮气保护,搅拌升温至35℃,向反应釜中通入88gHF气体,反应3.5h;反应结束后,氮气吹扫,过滤反应液,滤饼95℃烘干,得到纯度93.6%的六氟磷酸钠139.8g,收率83.2%。

Claims (10)

1.一种六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将HF、碱金属源与五氧化二磷在超临界流体中反应生成六氟磷酸盐,反应结束后除去流体,得到六氟磷酸盐固体;所述碱金属源为钠源或锂源。
2.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述超临界流体为超临界CO2
3.根据权利要求2所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述反应的温度为30~40℃,压力为15~30MPa。
4.根据权利要求1-3任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述反应的时间为1~2h。
5.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述反应是将HF混入混合体系后进行;所述混合体系是将碱金属源与五氧化二磷分散在超临界流体中形成。
6.根据权利要求1-3、5中任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述反应在密闭环境中进行,反应结束后通过将流体从密闭环境中排出除去流体。
7.根据权利要求6所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,还包括以下步骤:将除去的流体进行减压、降温使水液化,得到液态水、气态HF和CO2,气液分离收集水分,气体继续降温使HF气体液化,得到液态HF和气态CO2,气液分离。
8.根据权利要求7所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述减压是将流体的压力降至4~7MPa,所述降温将流体温度降至20~30℃,所述继续降温将流体温度降至HF的沸点以下。
9.根据权利要求1-3、5中任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述碱金属源是碱金属氟化氢物和/或碱金属氟化物;所述碱金属源与五氧化二磷的摩尔质量比为1.9~2.1:1。
10.根据权利要求1-3、5中任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述HF与五氧化二磷的摩尔质量比为8~11:1。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117228652A (zh) * 2023-09-13 2023-12-15 河南省氟基新材料科技有限公司 一种二氟磷酸钠的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107697933A (zh) * 2017-04-14 2018-02-16 上海绿麟达新材料科技有限公司 一种六氟磷酸锂的制备方法
CN114560456A (zh) * 2022-03-29 2022-05-31 多氟多新材料股份有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
CN115092944A (zh) * 2022-06-29 2022-09-23 张家港博威新能源材料研究所有限公司 一种六氟磷酸盐的合成方法
CN115367774A (zh) * 2022-10-26 2022-11-22 如鲲(江苏)新材料科技有限公司 一种六氟磷酸盐的制备方法及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107697933A (zh) * 2017-04-14 2018-02-16 上海绿麟达新材料科技有限公司 一种六氟磷酸锂的制备方法
CN114560456A (zh) * 2022-03-29 2022-05-31 多氟多新材料股份有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
CN115092944A (zh) * 2022-06-29 2022-09-23 张家港博威新能源材料研究所有限公司 一种六氟磷酸盐的合成方法
CN115367774A (zh) * 2022-10-26 2022-11-22 如鲲(江苏)新材料科技有限公司 一种六氟磷酸盐的制备方法及其应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117228652A (zh) * 2023-09-13 2023-12-15 河南省氟基新材料科技有限公司 一种二氟磷酸钠的制备方法

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