DE19805356C1 - Lithium hexafluorophosphate is produced by reacting phosphorus pentachloride with an acidified lithium fluoride-diethylether suspension - Google Patents
Lithium hexafluorophosphate is produced by reacting phosphorus pentachloride with an acidified lithium fluoride-diethylether suspensionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Lithiumhexafluorophosphat, LiPF6, aus LiF und PCl5 in Diethylether.The invention relates to a process for the production of pure lithium hexafluorophosphate, LiPF 6 , from LiF and PCl 5 in diethyl ether.
Lithiumhexafluorophosphat, LiPF6, findet derzeit in allen kommerziellen Lithiumionenbatterien als Leitsalz Verwendung. LiPF6 ist eine mäßig hydrolyseempfindliche Substanz, die ausgesprochen hygroskopisch ist und im Kontakt mit feuchter Luft Fluorwasserstoff (HF) freisetzt. HF wirkt sich außerordentlich schädlich auf die Zyklenstabilität von Lithiumionenbatterien aus, da es Metalle aus den aus Übergangsmetalloxiden bestehenden Kathoden herauszulösen vermag und so den Zerfall der Elektroden bewirkt. Lithium hexafluorophosphate, LiPF 6 , is currently used as a conductive salt in all commercial lithium ion batteries. LiPF 6 is a moderately hydrolysis-sensitive substance that is extremely hygroscopic and releases hydrogen fluoride (HF) in contact with moist air. HF has an extremely damaging effect on the cycle stability of lithium ion batteries, since it can detach metals from the cathodes consisting of transition metal oxides and thus cause the electrodes to decay.
Die Batteriehersteller bevorzugen deshalb das LiPF6 in einer Form, die möglichst wenig hydrolyseempfindlich ist, d. h. eine möglichst geringe spezifische Oberfläche besitzt. Weiterhin sollte das LiPF6 freifließend sein, damit es in automatisierten Anlagen verarbeitet werden kann. Schließlich sollte gewährleistet sein, daß die nicht unerhebliche Lösungswärme bei der Herstellung von Elektrolytlösungen kontrolliert freigesetzt wird.The battery manufacturers therefore prefer the LiPF 6 in a form which is as little sensitive to hydrolysis as possible, ie which has the smallest possible specific surface area. Furthermore, the LiPF 6 should be free-flowing so that it can be processed in automated systems. Finally, it should be ensured that the not inconsiderable heat of solution is released in a controlled manner in the production of electrolyte solutions.
Alle diese Forderungen werden von einem groben LiPF6- Kristallisat oder -Granulat mit einer gleichmäßigen Kornverteilung erfüllt. Dieses Produkt muß in möglichst reiner Form zur Verfügung stehen, denn es ist bekannt, daß neben möglichst geringen HF-Gehalten z. B. auch ein niedriger Chloridgehalt notwendig ist, um eine gute Zyklenstabilität bei wiederaufladbaren Batterien zu gewährleisten.All of these requirements are met by a coarse LiPF 6 crystal or granulate with an even grain size distribution. This product must be available in as pure a form as possible, because it is known that, in addition to the lowest possible HF contents, e.g. B. also a low chloride content is necessary to ensure good cycle stability with rechargeable batteries.
Lithiumhexafluorophosphat wird zumeist aus gereinigtem PF5 und Lithiumfluorid in einem Lösungsmittel (HF oder organische Lösungsmittel, wie Diethylether oder Acetonitril) dargestellt. Da das PF5-Gas zum einen mit Verunreinigungen aus der Synthese belastet ist (z. B. POF3, HCl u. ä.) und zum anderen bei der Reaktion mit LiF in einem flüssigen Medium mit Feuchtigkeitsspuren unter Freisetzung von HF, POF3, Li[PO2F2] u. a. Produkten reagiert, muß das erhaltene Rohprodukt aufgrund der hohen Reinheitsanforderungen der Batterieindustrie in der Regel gereinigt werden.Lithium hexafluorophosphate is usually prepared from purified PF 5 and lithium fluoride in a solvent (HF or organic solvents such as diethyl ether or acetonitrile). Since the PF 5 gas is contaminated on the one hand with impurities from the synthesis (e.g. POF 3 , HCl and the like) and on the other hand during the reaction with LiF in a liquid medium with traces of moisture with the release of HF, POF 3 , Li [PO 2 F 2 ] and other products, the raw product obtained generally has to be cleaned due to the high purity requirements of the battery industry.
Zur Reinigung kann das Rohprodukt z. B. aus wasserfreier HF umkristallisiert werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß letzte Säurespuren und Lithiumfluorid nur sehr schwierig abgetrennt werden können. Zudem erfordert es wegen der korrosiven und toxischen Eigenschaften von HF eine aufwendige Reaktionstechnik.For cleaning, the raw product z. B. from anhydrous HF be recrystallized. This method has the disadvantage that last traces of acid and lithium fluoride are very difficult can be separated. It also requires because of Corrosive and toxic properties of HF are complex Reaction technology.
Deshalb sind Syntheseverfahren, die die Verwendung von HF vermeiden, im technischen Maßstab leichter zu realisieren. So wird in der US-PS 3,607,020 ein Verfahren zur Herstellung von LiPF6 vorgeschlagen, bei dem LiF mit PF5 in einem inerten organischen Lösungsmittel umgesetzt wird, wobei sich als Lösungsmittel insbesondere niedere, gesättigte Alkylether und niedere Alkylester aliphatischer gesättigter Monocarbonsäuren eignen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß unmittelbar vor Durchführung des Verfahrens PF5-Gas zu synthetisieren ist, da dieser Rohstoff nicht auf dem Markt erhältlich ist.Therefore, synthetic processes that avoid the use of HF are easier to implement on an industrial scale. For example, US Pat. No. 3,607,020 proposes a process for the preparation of LiPF 6 in which LiF is reacted with PF 5 in an inert organic solvent, lower saturated alkyl ethers and lower alkyl esters of aliphatic saturated monocarboxylic acids being particularly suitable as solvents. This process has the disadvantage that PF 5 gas must be synthesized immediately before the process is carried out, since this raw material is not available on the market.
In der US-PS S. 378,445 wird ein Verfahren zur Herstellung von LiPF6-Lösungen beschrieben, bei dem in einem niedrigsiedenden, aprotischen, organischen Lösungsmittel in basischem Milieu ein Lithiumsalz mit einem das Hexafluorophosphation enthaltenden Salz umgesetzt wird. Allerdings ist die erhaltene LiPF6-Lösung relativ stark verunreinigt und muß vor der Verwendung als Elektrolyt erst gereinigt werden.US Pat. No. 378,445 describes a process for the preparation of LiPF 6 solutions in which a lithium salt is reacted with a salt containing the hexafluorophosphate ion in a low-boiling, aprotic, organic solvent in a basic medium. However, the LiPF 6 solution obtained is relatively heavily contaminated and must first be cleaned before being used as an electrolyte.
In der JP 09245807 A und der CA-A 2,193,119 werden Verfahren zur Herstellung von LiPF6 beschrieben, bei denen LiF mit teurem, in großen Mengen nicht verfügbarem PF5-Gas in einem nichtwässrigen organischen Lösungsmittel umgesetzt wird. Die Herstellung von kristallinem, lösungsmittelfreiem LiPF6 ist nach diesen Verfahren nicht vorgesehen.JP 09245807 A and CA-A 2,193,119 describe processes for the production of LiPF 6 in which LiF is reacted with expensive PF 5 gas which is not available in large quantities in a non-aqueous organic solvent. The production of crystalline, solvent-free LiPF 6 is not intended using these processes.
Ein anderes Verfahren (EP 643 433 B1) geht von
Ammoniumhexafluorophosphat aus, das mit LiH in aprotischen
Lösungsmitteln gemäß der Gleichung
Another process (EP 643 433 B1) is based on ammonium hexafluorophosphate, which is carried out with LiH in aprotic solvents according to the equation
zu LiPF6 umgesetzt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß NH4PF6 und LiH relativ teure Rohstoffe sind.to LiPF 6 is implemented. This process has the disadvantage that NH 4 PF 6 and LiH are relatively expensive raw materials.
In einem weiteren Verfahren (US-PS 5,378,445) wird, ausgehend
von MPF6 (M = Na, K, NH4, NR4), die Lithiumverbindung gemäß der
Gleichung
In a further process (US Pat. No. 5,378,445), starting from MPF 6 (M = Na, K, NH 4 , NR 4 ), the lithium compound is produced according to the equation
M = Na, K, NH4 NR4 X = Halogen etc.
als Lösung in organischen Solvenzien hergestellt. Das Verfahren
hat die Nachteile, daß die Metallhexafluorophosphate (MPF6)
nicht oder nur zu hohen Preisen verfügbar sind und die Lösungen
durch das Anion X verunreinigt sind (z. B. 0,1% KCl oder 3%
KBr).M = Na, K, NH 4 NR 4 X = halogen etc.
prepared as a solution in organic solvents. The process has the disadvantages that the metal hexafluorophosphates (MPF 6 ) are not available or are only available at high prices and the solutions are contaminated by the anion X (for example 0.1% KCl or 3% KBr).
In der deutschen Patentanmeldung 196 32 543 wird unter anderem
ein Verfahren zur Herstellung von LiPF6 aus den billigen
Rohstoffen LiF und PCl5 unter autogenem Druck oder wahlweise in
organischen Lösungsmitteln, insbesondere in Diethylether, nach
der Gleichung
German patent application 196 32 543 describes, among other things, a process for the production of LiPF 6 from the cheap raw materials LiF and PCl 5 under autogenous pressure or optionally in organic solvents, in particular in diethyl ether, according to the equation
6LiF + PCl5 → LiPF6 + 5LiCl (3)
6LiF + PCl 5 → LiPF 6 + 5LiCl (3)
vorgeschlagen.suggested.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß feinpulvrige, chloridhaltige Endprodukte gebildet werden (z. B. 0,2% Cl-- Gehalt bei der Druckherstellung). Es wurde zudem gefunden, daß bei der Direktsynthese in Diethylether eine Verfärbung des anfangs farblosen Reaktionsgemisches stattfindet. Die bläulich schwarzen Verunreinigungen verbleiben nach Entfernung des Lösungsmittels im LiPF6-Rohprodukt und sind nur äußerst schwierig abzutrennen.This method has the disadvantage that finely powdered, chloride-containing end products are formed (e.g., 0.2% Cl -. - content in the printing industry). It was also found that during the direct synthesis in diethyl ether there is a discoloration of the initially colorless reaction mixture. The bluish-black impurities remain in the raw LiPF 6 product after removal of the solvent and are extremely difficult to separate.
Bei der Kristallisation von LiPF6 aus organischen Donorlösungsmitteln, wie Diethylether oder Acetonitril, bilden sich in der Regel Komplexe zwischen dem LiPF6 und dem Solvenz (LiPF6 . Dx; D = Donorsolvenz, x = 1... 4). Die zumeist in Form gut ausgebildeter Kristalle anfallenden Solvatkomplexe zerfallen bereits beim Trocknen bei Temperaturen unterhalb des Solvatzersetzungspunktes zu einem oberflächenreichen, schlecht handhabbaren Pulver.When LiPF 6 crystallizes from organic donor solvents such as diethyl ether or acetonitrile, complexes usually form between LiPF 6 and solvency (LiPF 6. D x ; D = donor solvency, x = 1 ... 4). The solvate complexes, most of which are in the form of well-formed crystals, decompose to a surface-rich, difficult-to-handle powder when they dry at temperatures below the solvate decomposition point.
So liefert die Zersetzung des wohldefinierten Acetonitril- Komplexes LiPF6 . (CH3CN)4 unter reduziertem Druck bei Temperaturen bis 30°C ein zwar reines, aber oberflächenaktives, damit schwierig handhabbares lösungsmittelfreies Produkt (US- PS 3,594,402).The decomposition of the well-defined acetonitrile complex LiPF 6 . (CH 3 CN) 4 under reduced pressure at temperatures up to 30 ° C is a pure, but surface-active, and therefore difficult to handle solvent-free product (US Pat. No. 3,594,402).
Bei der Kristallisation von LiPF6 aus Diethylether wird ebenfalls ein Solvatkomplex erhalten, dessen Solvatzersetzungspunkt bei ca. 40°C liegt (eigene Versuche).When LiPF 6 is crystallized from diethyl ether, a solvate complex is also obtained, the solvate decomposition point of which is approximately 40 ° C. (own experiments).
Die Herstellung eines solvatfreien LiPF6 aus etherischer Lösung ist seit längerer Zeit bekannt. So wird gemäß der US-PS 3,607,020 LiPF6 aus LiF und PF5 in Ether bei 0 bis 50°C hergestellt und das erhaltene LiPF6-Kristallisat bei 30 bis 35°C unter reduziertem Druck (0,2 mm) getrocknet.The production of a solvate-free LiPF 6 from an ethereal solution has been known for a long time. Thus, according to US Pat. No. 3,607,020, LiPF 6 is produced from LiF and PF 5 in ether at 0 to 50 ° C. and the LiPF 6 crystals obtained are dried at 30 to 35 ° C. under reduced pressure (0.2 mm).
Ähnlich wird gemäß der DE 196 14 503 A1 die Trocknung des LiPF6,
das durch Umsetzung von LiF mit PF5 hergestellt und in
Diethylether gelöst wird, bei max. 40°C im Vakuum vorgenommen.
Temperaturen von etwa 40°C werden im allgemeinen deshalb nicht
überschritten, weil eine Produktzersetzung gemäß der Gleichung
Similarly, according to DE 196 14 503 A1, the drying of LiPF 6 , which is produced by reacting LiF with PF 5 and dissolved in diethyl ether, at max. 40 ° C under vacuum. Temperatures of about 40 ° C are generally not exceeded because product decomposition according to the equation
befürchtet wird. So wird z. B. in der US-PS 3,594,402 behauptet, daß die Dissoziation gemäß Reaktion (4) bei etwa 20°C beginne und LiPF6 sich bei 30 bis 40°C zersetze.is feared. So z. B. in US Pat. No. 3,594,402 claims that the dissociation according to reaction (4) begins at approximately 20 ° C. and LiPF 6 decomposes at 30 to 40 ° C.
Das bei Temperaturen von 40°C aus etherischen Lösungen isolierte LiPF6 enthält in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen eine gewisse Menge "Kristallether" (ca. 1 bis 2 mol), der beim Vakuumtrocknen zwar relativ schnell und vollständig entfernt werden kann, wodurch aber zwangsläufig ein staubförmiges, oberflächenreiches Produkt erhalten wird.Depending on the production conditions, the LiPF 6 isolated from ethereal solutions at temperatures of 40 ° C. contains a certain amount of "crystal ether" (approx. 1 to 2 mol), which can be removed relatively quickly and completely during vacuum drying, but this inevitably results in a dusty, surface-rich product is obtained.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, das ausgehend von billigen Rohstoffen in einem technisch einfachen, beherrschbaren Prozeß ein gut handhabbares, reines LiPF6 liefert, das eine Reinheit von < 99,8% hat.The object of the invention is to avoid the disadvantages known from the prior art and to create a process which, starting from cheap raw materials, provides a technically simple, manageable process, an easy-to-handle, pure LiPF 6 , which has a purity of <99, Has 8%.
Die Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 11 offenbaren Merkmale, die das erfindungsgemäße Verfahren weiterbilden. Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Unteransprüchen 12 bis 14 erhält man ein durch Totaleindampfung gewonnenes reines LiPF6. Alternativ sind in den Unteransprüchen 15 bis 24 Verfahrensmerkmale angegeben, die zu einem durch Kristallisation gewonnenen hochreinen LiPF6 führen.The object is achieved by the method specified in claim 1. Subclaims 2 to 11 disclose features that further develop the method according to the invention. When the method according to the invention is carried out according to subclaims 12 to 14, a pure LiPF 6 obtained by total evaporation is obtained. Alternatively, 15 to 24 process features are specified in the subclaims which lead to a highly pure LiPF 6 obtained by crystallization.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine diethyletherhaltige LiF-Suspension mit PCl5 umgesetzt, wobei die LiF-Suspension vor der Zudosierung des PCl5 schwach angesäuert wird. Es wurde überraschend gefunden, daß durch Ansäuerung beispielsweise mit HCl-Gas die LiPF6- Bildungsreaktion beschleunigt und gleichzeitig Nebenreaktionen zurückgedrängt werden. Besonders auffällig ist auch das Phänomen, daß die Verfärbung des Reaktionsgemisches ausbleibt bzw. stark verzögert wird.In the process according to the invention, a diethyl ether-containing LiF suspension is reacted with PCl 5 , the LiF suspension being weakly acidified before the PCl 5 is metered in. It was surprisingly found that acidification, for example with HCl gas, accelerates the LiPF 6 formation reaction and, at the same time, suppresses side reactions. Also particularly striking is the phenomenon that the discoloration of the reaction mixture is absent or is greatly delayed.
Vor Beginn der Umsetzung mit PCl5 wird die Diethylether enthaltende LiF-Suspension angesäuert. Es ist auch möglich, den Diethylether vor der Zugabe von LiF anzusäuern und für die Aufschlämmung des Lithiumfluorids zu verwenden.Before starting the reaction with PCl 5 , the LiF suspension containing diethyl ether is acidified. It is also possible to acidify the diethyl ether before adding LiF and use it for slurrying the lithium fluoride.
Zum Ansäuern dienen wasserfreie protische Säuren HX, wobei X sein kann: ein Halogen, Sulfat oder ein Carbonsäurerest. Bevorzugt sind solche Säuren, deren korrespondierende Lithiumsalze in Ether bzw. Ether/Kohlenwasserstoffmischungen möglichst schlecht löslich sind. Besonders bevorzugt sind HCl- und HF-Gas, wobei ersteres wegen der einfacheren Handhabung besonders vorteilhaft ist.Anhydrous protic acids HX are used for acidification, where X can be: a halogen, sulfate or a carboxylic acid residue. Preferred acids are their corresponding ones Lithium salts in ether or ether / hydrocarbon mixtures are as poorly soluble as possible. HCl- and HF gas, the former because of the easier handling is particularly advantageous.
Die Säurekonzentration kann zwischen 0,01 und 0,5 mmol/g Suspension betragen. Besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 0,02 und 0,2 mmol/g.The acid concentration can be between 0.01 and 0.5 mmol / g Suspension. The range is particularly preferred between 0.02 and 0.2 mmol / g.
Die Umsetzungstemperatur beträgt 0 bis 35°C, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 15 und 30°C liegt.The reaction temperature is 0 to 35 ° C, the preferred range is between 15 and 30 ° C.
Die Reaktionszeit wird u. a. von der Reaktionstemperatur und Rührintensität beeinflußt. Im bevorzugten Temperaturbereich zwischen 15 und 30°C werden typisch 2 bis 8 Stunden für einen praktisch quantitativen Umsatz benötigt. Je nach gewählten Reaktionsbedingungen (Säurekonzentration, Zudosierungszeit, Rührintensität, Stöchiometrie und Temperaturen) bleibt das Reaktionsgemisch während der gesamten Reaktionszeit farblos, oder es wird erst gegen Ende gelblich oder schwach bläulich.The response time is u. a. of the reaction temperature and Stirring intensity influenced. In the preferred temperature range between 15 and 30 ° C are typically 2 to 8 hours for one practically quantitative sales needed. Depending on the chosen one Reaction conditions (acid concentration, metering time, Mixing intensity, stoichiometry and temperatures) that remains Reaction mixture colorless throughout the reaction time, or it only becomes yellowish or slightly bluish towards the end.
Zu der angesäuerten, gut gerührten LiF-Suspension wird bei Temperaturen zwischen 0 und 35°C das PCl5 dosiert. Die zudosierte PCl5-Menge wird so gewählt, daß pro mol PCl5 6,06 bis 12 mol LiF vorliegen. Da das theoretische Stöchiometrieverhältnis PCl5 zu LiF 1 : 6 beträgt, liegt LiF in einem definierten Überschuß vor. Bevorzugt ist ein Verhältnis PCl5 zu LiF von 1 : 6,3 bis 1 : 7,2. Höhere LiF-Überschüsse führen prinzipiell zu einer schnelleren und vollständigeren Ausnutzung des eingesetzten PCl5, jedoch wird die Ökonomie des Prozesses negativ beeinflußt.The PCl 5 is metered into the acidified, well-stirred LiF suspension at temperatures between 0 and 35 ° C. The amount of PCl 5 metered in is chosen so that 6.06 to 12 mol LiF are present per mol PCl 5 . Since the theoretical stoichiometric ratio PCl 5 to LiF is 1: 6, LiF is present in a defined excess. A ratio PCl 5 to LiF of 1: 6.3 to 1: 7.2 is preferred. In principle, higher LiF surpluses lead to faster and more complete utilization of the PCl 5 used , but the economy of the process is adversely affected.
Nach Reaktionsende wird das Reaktionsgemisch mit einer Base neutralisiert, wobei die aufzuwendende Basenmenge mindestens der eingesetzten Säuremenge entspricht. Als Basen können Ammoniak, LiOH, Li2CO3, LiH oder Organolithiumverbindungen, wie Methyllithium oder Butyllithium eingesetzt werden. Bevorzugt sind Methyllithium, das in Form einer etherischen Lösung auf dem Markt verfügbar ist, und Lithiumhydrid, das bei der Neutralisation keinerlei störende Nebenprodukte hinterläßt.After the end of the reaction, the reaction mixture is neutralized with a base, the amount of base to be used corresponding at least to the amount of acid used. Ammonia, LiOH, Li 2 CO 3 , LiH or organolithium compounds such as methyl lithium or butyllithium can be used as bases. Preferred are methyl lithium, which is available on the market in the form of an ethereal solution, and lithium hydride, which does not leave any troublesome by-products in the neutralization.
Wegen der Unlöslichkeit von Lithiumhydrid wird es (bezogen auf die eingesetzte Säuremenge) bis zum 10 fachen, bevorzugt 3 bis 6 fachen, molaren Überschuß eingesetzt. Überschüssiges Lithiumhydrid kann zusammen mit den ebenfalls etherunlöslichen Lithiumhalogeniden bequem durch Filtration abgetrennt werden.Because of the insolubility of lithium hydride, it is (based on the amount of acid used) up to 10 times, preferably 3 to 6 times molar excess is used. Excess Lithium hydride can be used together with the ether-insoluble ones Lithium halides can be conveniently separated by filtration.
Die Konzentration des als Suspension in Diethylether vorgelegten Lithiumfluorids beträgt vorzugsweise 10 bis 40%.The concentration of the as a suspension in diethyl ether submitted lithium fluoride is preferably 10 to 40%.
Als Reaktionsmedium dient entweder reiner, trockener Diethylether oder ein Gemisch aus Diethylether und einem Lösungsmittel, das aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen besteht. In Frage kommende Kohlenwasserstoffe sind Alkane, wie z. B. bevorzugt Pentan, Hexan, Heptan oder Cyclohexan und Aromaten, wie z. B. bevorzugt Toluol, Xylol oder Ethylbenzol. Die Menge des wahlweise zusätzlich eingesetzten Lösungsmittels kann in weiten Grenzen schwanken und beispielsweise 0,3 bis 3 Gewichtsteile der LiF-Menge betragen. Eine darüber hinausgehende Verdünnung ist möglich, macht aber aus technischen und wirtschaftlichen Gründen keinen Sinn. Das Lösungsmittel kann entweder schon vor der Ansäuerung und Zudosierung von PCl5 in Gänze vorgelegt oder während der PCl5- Dosierung oder der Nachreaktionsphase zugegeben werden. Es verbessert die Rührfähigkeit der Reaktionssuspension und ermöglicht es, einen Teil des teureren Diethylethers zu ersetzen. Weiterhin kann es im wahlweise durchzuführenden Kristallisationsreinigungsschritt (s. u.) als Kristallisationshilfsmittel eingesetzt werden.Either pure, dry diethyl ether or a mixture of diethyl ether and a solvent consisting of one or more hydrocarbons is used as the reaction medium. Possible hydrocarbons are alkanes, such as. B. preferably pentane, hexane, heptane or cyclohexane and aromatics, such as. B. preferably toluene, xylene or ethylbenzene. The amount of the additional solvent optionally used can vary within wide limits and can be, for example, 0.3 to 3 parts by weight of the amount of LiF. A further dilution is possible, but makes no sense for technical and economic reasons. The solvent can either be introduced as a whole before the acidification and metering in of PCl 5 or be added during the PCl 5 metering or in the post-reaction phase. It improves the stirrability of the reaction suspension and makes it possible to replace part of the more expensive diethyl ether. Furthermore, it can be used as a crystallization aid in the crystallization cleaning step (see below) to be carried out optionally.
Das neutralisierte Reaktionsgemisch wird anschließend zur Abtrennung der unlöslichen Beiprodukte und des überschüssigen Lithiumfluorids filtriert, dekantiert oder zentrifugiert. Auf diese Weise wird eine etherische LiPF6-Rohproduktlösung erhalten. Die Rohlösung ist u. a. mit chlorhaltigen Verbindungen, besonders PCl3, verunreinigt.The neutralized reaction mixture is then filtered, decanted or centrifuged to remove the insoluble by-products and the excess lithium fluoride. An ethereal LiPF 6 crude product solution is obtained in this way. The raw solution is contaminated, among other things, with chlorine-containing compounds, especially PCl 3 .
Bei der Herstellung von LiPF6 nach einem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren (siehe auch Vergleichsbeispiel 1), bei dem mit nicht angesäuertem Diethylether gearbeitet wird, werden ca. 0,5 bis 1,5 mol % PCl3 (bestimmt aus dem Integrationsverhältnis PCl3 : PF6 - im 31P-NMR-Spektrum) als Verunreinigung beobachtet. Es wurde überraschend gefunden, daß die Ansäuerung des Diethylethers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer deutlichen Abnahme der PCl3-Verunreinigung führt: sie liegt nur noch im Bereich der 31P-NMR-Nachweisempfindlichkeit (ca. 0,02 %) oder darunter.In the production of LiPF 6 according to a state-of-the-art process (see also Comparative Example 1), in which non-acidified diethyl ether is used, approx. 0.5 to 1.5 mol% PCl 3 (determined from the integration ratio PCl 3 : PF 6 - observed in the 31 P-NMR spectrum) as an impurity. It has surprisingly been found that the acidification of the diethyl ether by the method according to the invention leads to a significant decrease in the PCl 3 contamination: it is only in the range of the 31 P-NMR detection sensitivity (approx. 0.02%) or less.
Unlösliche Bestandteile (LiCl, LiF, LiH, LiOH) der etherischen LiPF6-Rohproduktlösung werden abfiltriert, und die leicht gelbliche oder farblose LiPF6-Lösung wird entweder durch Ein dampfung getrocknet oder in der unten beschriebenen Weise durch Kristallisation weiter gereinigt.Insoluble constituents (LiCl, LiF, LiH, LiOH) of the ethereal crude LiPF 6 product solution are filtered off, and the slightly yellowish or colorless LiPF 6 solution is either dried by evaporation or further purified by crystallization in the manner described below.
Durch Totaleindampfung läßt sich aus dem Filtrat eine mäßig saubere LiPF6-Qualität (Gehalt ca. 99,8%) gewinnen. Um ein gut handhabbares Produkt, d. h. ein solches mit geringer spezifischer Oberfläche zu erzielen, werden der Diethylether und das eventuell vorhandene Lösungsmittel bei Normal- oder nur mäßig vermindertem Druck (600 bis 1000 mbar) abdestilliert. Nach Entfernung der Hauptmenge Ether wird die Sumpftemperatur durch äußere Beheizung auf 40 bis 100°C, bevorzugt 50 bis 75°C gesteigert. Zur Abtrennung letzter Diethylether- bzw. weiterer Lösungsmittelreste kann der Druck gleichzeitig (sinnvollerweise) vermindert werden (auf z. B. 0,1 bis 10 mbar). Überraschenderweise wurde bei den relativ hohen Temperaturen keinerlei Produktzersetzung nach Reaktionsgleichung (4) beobachtet. Auf der anderen Seite liegen die Sumpftemperaturen über dem Zersetzungspunkt des LiPF6-Etherats, weshalb sich direkt ein etherfreies, staubfreies Festprodukt bildet. Je nach gewählten Trocknungsbedingungen wird entweder ein klumpiges Produkt oder ein Granulat erhalten.By total evaporation, a moderately clean LiPF 6 quality (content approx. 99.8%) can be obtained from the filtrate. In order to achieve a product which is easy to handle, ie one with a low specific surface area, the diethyl ether and the solvent which may be present are distilled off at normal or only moderately reduced pressure (600 to 1000 mbar). After removal of the majority of ether, the bottom temperature is increased to 40 to 100 ° C., preferably 50 to 75 ° C., by external heating. To remove the last diethyl ether or further solvent residues, the pressure can (at the same time) be reduced (expediently) (to, for example, 0.1 to 10 mbar). Surprisingly, no product decomposition according to reaction equation (4) was observed at the relatively high temperatures. On the other hand, the bottom temperatures are above the decomposition point of the LiPF 6 etherate, which is why an ether-free, dust-free solid product forms directly. Depending on the drying conditions chosen, either a lumpy product or a granulate is obtained.
Für höhere Reinheitsansprüche kann ein Kristallisationsverfahren gewählt werden. Dazu wird die etherische Rohproduktlösung mit einem aprotischen Kristallisationshilfsmittel versetzt, das LiPF6 in reiner Form nicht oder nur sehr schlecht löst und einen höheren Siedepunkt als Diethylether besitzt.A crystallization process can be selected for higher purity requirements. For this purpose, an aprotic crystallization aid is added to the ethereal crude product solution, which does not or only poorly dissolves LiPF 6 in pure form and has a higher boiling point than diethyl ether.
Alternativ kann auch die auf eine LiPF6-Konzentration von 20 bis 50%, bevorzugt 30 bis 45%, voreingedampfte Rohproduktlösung in reinem Diethylether mit dem Kristallisationshilfsmittel versetzt und anschließend filtriert werden.Alternatively, the crude product solution, which has been pre-evaporated to a LiPF 6 concentration of 20 to 50%, preferably 30 to 45%, in pure diethyl ether can be mixed with the crystallization aid and then filtered.
Dieses Kristallisationshilfsmittel ist z. B. ein weiterer Ether (Methyl-tert.-Butylether (MTBE), Dibutylether, Diisopropylether), ein Alkan (z. B. Heptan, Methylcyclohexan, Octan) oder ein aromatischer Kohlenwasserstoff (z. B. Benzol, Toluol, Ethylbenzol) oder eine Mischung aus den genannten Stoffen. Besonders bevorzugt sind Heptan, Methylcyclohexan, Toluol und Methyl-tert.-Butylether.This crystallization aid is e.g. B. another ether (Methyl tert-butyl ether (MTBE), dibutyl ether, Diisopropyl ether), an alkane (e.g. heptane, methylcyclohexane, Octane) or an aromatic hydrocarbon (e.g. benzene, Toluene, ethylbenzene) or a mixture of the above Fabrics. Heptane, methylcyclohexane, Toluene and methyl tert-butyl ether.
Die Menge des Kristallisationshilfsmittels beträgt 0,2 bis 5 Gewichtsteile der in Diethyletherlösung befindlichen LiPF6- Menge. Besonders bevorzugt sind 0,3 bis 1,5 Gewichtsteile bezogen auf das gelöste LiPF6.The amount of the crystallization aid is 0.2 to 5 parts by weight of the amount of LiPF 6 present in diethyl ether solution. 0.3 to 1.5 parts by weight, based on the dissolved LiPF 6 , are particularly preferred.
Die LiPF6-Lösung im oben definierten Lösungsmittelgemisch wird bei Normal- oder leicht vermindertem Druck aufkonzentriert. Die Manteltemperatur der Destillationsblase beträgt dabei zunächst 40 bis 70°C. Gemäß den unterschiedlichen Siedepunkten destilliert anfangs praktisch reiner Diethylether, wodurch sich das Lösevermögen des zurückbleibenden Lösungsmittels für die Verunreinigungen und auch LiPF6 kontinuierlich verschlechtert. Bei Erreichung eines Et2O : LiPF6-Verhältnisses von ca. 1,2 bis 2,3 wird die Destillation unterbrochen und der Destillationsrückstand durch Filtration von eventuell ausgefällten Verunreinigungen befreit.The LiPF 6 solution in the solvent mixture defined above is concentrated at normal or slightly reduced pressure. The jacket temperature of the still is initially 40 to 70 ° C. According to the different boiling points, practically pure diethyl ether initially distills, which continuously worsens the solvent capacity of the remaining solvent for the impurities and also LiPF 6 . When an Et 2 O: LiPF 6 ratio of approx. 1.2 to 2.3 is reached, the distillation is interrupted and the distillation residue is freed of any precipitated impurities by filtration.
Das klare Filtrat wird sodann bis auf eine Restethermenge von 0 bis 30% weiter eingedampft. Die Sumpftemperatur steigt dabei bis auf ca. 40 bis 90°C. Lithiumhexafluorophosphat scheidet sich dabei als farbloser, grobkristalliner Feststoff ab. Der Feststoff wird durch Filtration oder Zentrifugation von der Mutterlauge befreit. Vorzugsweise wird dieser Fest/Flüssig- Trennungsschritt bei Temperaturen ≧ 40% vorgenommen.The clear filtrate is then reduced to a residual ether amount of 0 evaporated further up to 30%. The bottom temperature rises up to approx. 40 to 90 ° C. Lithium hexafluorophosphate exits turns out as a colorless, coarsely crystalline solid. Of the Solid is removed by filtration or centrifugation from the Free mother liquor. This solid / liquid is preferably Separation step carried out at temperatures ≧ 40%.
Das Kristallisat wird mit einem aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoff gewaschen, wobei vorzugsweise Pentan, Hexan oder Toluol eingesetzt werden, und anschließend getrocknet. Vorzugsweise erfolgt die Trocknung bei erhöhten Temperaturen (30 bis 50%) unter vermindertem Druck.The crystals are treated with an aliphatic and / or aromatic hydrocarbon washed, preferably Pentane, hexane or toluene are used, and then dried. Drying is preferably carried out at elevated Temperatures (30 to 50%) under reduced pressure.
Auf diese Weise wird ein lösungsmittelfreies, grobkristallines Produkt mit einer Reinheit von < 99,9% erhalten.In this way, a solvent-free, coarse crystalline Obtain product with a purity of <99.9%.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen näher erläutert.The object of the invention is described below with reference to Comparative and exemplary embodiments explained in more detail.
Die Beispiele 1 und 5 wurden zu Vergleichszwecken nach dem Stand der Technik ausgeführt, die restlichen Beispiele wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt.Examples 1 and 5 were compared for comparison purposes State of the art, the remaining examples were carried out by the method according to the invention.
In einem 2-1-Doppelmantelgefäß wurden 170,0 g (8,3 mol, 38% Überschuß) getrocknetes Lithiumfluorid in 920 g Diethylether suspendiert. Bei einer Innentemperatur von 25% wurden innerhalb von 18 Minuten 207 g (1,0 mol) PCl5 aus einer Dosierbirne zugegeben. Durch Gegenkühlung wurde die Innentemperatur unter 28% gehalten. Nach 2 Stunden begann sich das Reaktionsgemisch violett zu verfärben; nach erneuter Zugabe von 32 g (1,23 mol) LiF entfärbte sich die Reaktionssuspension kurzfristig, jedoch war die Violettfärbung nach 15 Minuten wieder zu beobachten.170.0 g (8.3 mol, 38% excess) of dried lithium fluoride were suspended in 920 g of diethyl ether in a 2-1 double jacket vessel. At an internal temperature of 25%, 207 g (1.0 mol) of PCl 5 from a metering bulb were added over the course of 18 minutes. The internal temperature was kept below 28% by counter-cooling. After 2 hours the reaction mixture began to turn purple; after 32 g (1.23 mol) of LiF had been added again, the reaction suspension discolored briefly, but the violet color was observed again after 15 minutes.
Das Reaktionsgemisch wurde nach 3,5-stündiger Reaktionszeit mit 2,6 g LiH versetzt und noch 1,5 Stunden gerührt. Die Suspension wurde filtriert und der Rückstand mit 3 Portionen Ether nachgewaschen.After a reaction time of 3.5 hours, the reaction mixture was mixed with 2.6 g of LiH were added and the mixture was stirred for a further 1.5 hours. The suspension was filtered and the residue with 3 portions of ether washed.
Es wurden 963 g einer blaugrauen Lösung erhalten. Die Lösung
wurde bei 25°C im Vakuum aufkonzentriert (Auswaage 518 g) und
eine Probe hydrolysiert und elementaranalytisch untersucht:
963 g of a blue-gray solution were obtained. The solution was concentrated in vacuo at 25 ° C. (weight 518 g) and a sample was hydrolyzed and analyzed by elemental analysis:
Li = 1,12%; P = 5,25%; F = 18,5%; Cl = 0,48%Li = 1.12%; P = 5.25%; F = 18.5%; Cl = 0.48%
Die LiPF6-Rohausbeute betrug also ca. 128 g (84%), die Lösung hatte einen Gehalt an LiPF6 von ca. 24,7%. Im 31P-NMR-Spektrum konnte PCl3 (δ31P = -220 ppm) nachgewiesen werden; das Molverhältnis PCl3 : LiPF6 betrug ca. 1,2 : 100.The raw LiPF 6 yield was therefore approx. 128 g (84%), the solution had a LiPF 6 content of approx. 24.7%. PCl 3 (δ 31 P = -220 ppm) was detected in the 31 P NMR spectrum; the molar ratio PCl 3 : LiPF 6 was approximately 1.2: 100.
In einem 3-1-Doppelmantelreaktor mit Teflon-Dispergierscheibe, Rückflußkühler und Feststoffdosierer wurden 256,8 g (9,90 mol, 10% Überschuß) LiF in 1184 g salzsaurem Diethylether (H+ = 0,08 mmol/g, gesamt 95 mmol) vorgelegt. Bei einer Innentemperatur zwischen 24 und 27°C wurden 312 g (1,50 mol) PCl5 portionsweise innerhalb 1 Stunde zudosiert.256.8 g (9.90 mol, 10% excess) of LiF in 1184 g of hydrochloric diethyl ether (H + = 0.08 mmol / g, total 95 mmol) were introduced into a 3-1 double-jacket reactor with a Teflon dispersing disc, reflux condenser and solids metering device ) submitted. At an internal temperature between 24 and 27 ° C, 312 g (1.50 mol) of PCl 5 were metered in in portions within 1 hour.
Nach einer Reaktionszeit von insgesamt 5 Stunden begann sich die Lösung schwach gelblich zu verfärben. Es wurden 3,15 g (0,40 mol) Lithiumhydrid vorsichtig zugegeben (anfangs starke Gasentwicklung) und dann wurde ca. 20 Minuten am Rückfluß gekocht.After a total reaction time of 5 hours, it started discolor the solution slightly yellowish. There were 3.15 g (0.40 mol) lithium hydride carefully added (initially strong Gas evolution) and then was refluxed for about 20 minutes cooked.
Nach Filtration wurden 1288 g einer klaren, fast farblosen Lösung erhalten (Li = 0,65%, F = 11,4%, P = 3,1%), deren Gehalt an LiPF6 ca. 15,2% betrug (entsprechend einer LiPF6- Rohproduktausbeute von ca. 86%). Laut 31P-NMR-Spektrum betrug das Molverhältnis PCl3 : LiPF6 0,02 : 100.After filtration, 1288 g of a clear, almost colorless solution were obtained (Li = 0.65%, F = 11.4%, P = 3.1%), the content of LiPF 6 was approximately 15.2% (corresponding to one LiPF 6 - crude product yield of approx. 86%). According to the 31 P-NMR spectrum, the molar ratio PCl 3 : LiPF 6 was 0.02: 100.
Die Beispiele 1 und 2 zeigen, daß durch Ansäuerung wesentlich weniger unerwünschtes PCl3 gebildet wird und die Produktverfärbung weitestgehend vermieden werden kann.Examples 1 and 2 show that much less undesired PCl 3 is formed by acidification and product discoloration can be largely avoided.
In einem 250-ml-Schienkkolben mit Rückflußkühler wurden 18,8 g getrocknetes LiF (726 mmol, 10% Überschuß) in 103 g salzsaurem Diethylether (0,07 mmol H+/g) vorgelegt und ohne Kühlung mit 22,8 g (110 mmol) PCl5 versetzt. Durch die freiwerdende Reaktionswärme erhitzte sich das Reaktionsgemisch innerhalb von 13 Minuten bis zum Sieden (36°C). Nach 50 Minuten fiel die Temperatur wieder auf unter 35°C. Nach 80 Minuten wurde eine leichte rötliche Verfärbung bemerkt.18.8 g of dried LiF (726 mmol, 10% excess) in 103 g of hydrochloric acid diethyl ether (0.07 mmol of H + / g) were placed in a 250 ml Schienk flask with reflux condenser and 22.8 g (110 mmol) PCl 5 added. As a result of the heat of reaction released, the reaction mixture heated to boiling (36 ° C.) within 13 minutes. After 50 minutes the temperature dropped back below 35 ° C. A slight reddish discoloration was noticed after 80 minutes.
Wie in Beispiel 3 wurden 20,6 g LiF (793 mmol, 10% Überschuß) in 100 g salzsaurem Diethylether (0,14 mmol H+/g, Gesamtmenge 14 mmol) suspendiert und mit 25,0 g (120 mmol) PCl5 versetzt. Das Gemisch erhitzte sich innerhalb ca. 7 Minuten bis zum Sieden. Nach etwa 1,5 Stunden war eine sehr schwache Gelbfärbung zu bemerken, die sich in den folgenden 1,5 Stunden nicht verstärkte. Es wurden 0,2 g (25 mmol) LiH zugegeben und 15 Minuten unter Rückfluß gekocht. Nach Filtration wurde eine praktisch farblose etherische LiPF6-Lösung erhalten.As in Example 3, 20.6 g of LiF (793 mmol, 10% excess) were suspended in 100 g of hydrochloric acid diethyl ether (0.14 mmol of H + / g, total amount of 14 mmol) and with 25.0 g (120 mmol) of PCl 5 transferred. The mixture heated to boiling within about 7 minutes. After about 1.5 hours there was a very weak yellowing, which did not increase in the following 1.5 hours. 0.2 g (25 mmol) of LiH were added and the mixture was refluxed for 15 minutes. After filtration, a practically colorless ethereal LiPF 6 solution was obtained.
Die Beispiele 3 und 4 (unterschiedliche Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens) zeigen, daß das unterschiedliche Verfärbungsverhalten abhängig von der Säurekonzentration ist. Bei einer Säurekonzentration von 0,14 mmol/g wurde auch bei relativ hohen Reaktionstemperaturen eine farblose Produktlösung erhalten.Examples 3 and 4 (different variants of the inventive method) show that the different Discoloration behavior is dependent on the acid concentration. At an acid concentration of 0.14 mmol / g was also at relatively high reaction temperatures a colorless product solution receive.
380 g der filtrierten Lösung aus Beispiel 1 (LiPF6-Gehalt ca. 15,2% entspr. 57,8 g Inhalt) wurden im Rotationsverdampfer (Badtemperatur 30 bis 40°C) im Vakuum (zuletzt 1 mbar) bis zur Trockne und Gewichtskonstanz eingedampft. Es wurden 53 g (Ausbeute: 92%) eines gelblichen, staubfeinen Pulvers erhalten.380 g of the filtered solution from Example 1 (LiPF 6 content approx. 15.2%, corresponding to 57.8 g content) were in a rotary evaporator (bath temperature 30 to 40 ° C) in vacuo (last 1 mbar) to dryness and constant weight evaporated. 53 g (yield: 92%) of a yellowish, dust-fine powder were obtained.
88 kg einer analog Beispiel 2 hergestellten LiPF6-Lösung wurden zunächst auf eine Konzentration von 31% LiPF6 eingeengt. Diese eingeengte Lösung wurde in einem beheizbaren Planetenmischer (Manteltemperatur 45 bis 55°C) zunächst bei Normaldruck, dann im Vakuum (ca. 50 mbar) in ca. 5 h zur Trockne eingedampft. Es wurden 14.2 kg eines gelblichen Granulates (Kornbereich 1 bis 3 mm) erhalten.88 kg of a LiPF 6 solution prepared as in Example 2 were first concentrated to a concentration of 31% LiPF 6 . This concentrated solution was evaporated to dryness in a heatable planetary mixer (jacket temperature 45 to 55 ° C.) first at normal pressure, then in vacuo (about 50 mbar) in about 5 hours. 14.2 kg of yellowish granules (grain size 1 to 3 mm) were obtained.
Ausbeute: 88%, Cl-Gehalt: 0,08%.Yield: 88%, Cl content: 0.08%.
Die Beispiele 5 und 6 demonstrieren, daß bei einer Erhöhung der Sumpftemperatur über 40°C ein Granulat erhalten werden kann, während unter 40°C ein gelbliches, staubfeines Pulver erhalten wird, und daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reines LiPF6 erzeugt wird.Examples 5 and 6 demonstrate that when the bottom temperature is increased above 40 ° C., granules can be obtained, while below 40 ° C. a yellowish, dust-fine powder is obtained, and that pure LiPF 6 is produced by the process according to the invention.
364 g einer 38%igen etherischen LiPF6-Lösung (hergestellt analog Beispiel 2) wurden bei ca. 15°C unter Rühren innerhalb ca. 30 Minuten mit 450 g Hexan versetzt. Das dabei in Form z. T. gut ausgebildeter Kristallnadeln ausfallende LiPF6-Etherat wurde in einer Glasfritte isoliert und mit etwas Pentan gewaschen. Das filterfeuchte Produkt (278 g) wurde im Vakuum (0,1 mbar) bei Raumtemperatur getrocknet. Es wurden 122 g (88 %) reines LiPF6 in Form eines weißen, sehr feinkristallinen Pulvers erhalten (Reinheit < 99,9%).364 g of a 38% ethereal LiPF 6 solution (prepared analogously to Example 2) were mixed with 450 g of hexane at about 15 ° C. with stirring in about 30 minutes. That in the form of z. LiPF 6 etherate which precipitated T. well-formed crystal needles was isolated in a glass frit and washed with a little pentane. The filter-moist product (278 g) was dried in vacuo (0.1 mbar) at room temperature. 122 g (88%) of pure LiPF 6 were obtained in the form of a white, very finely crystalline powder (purity <99.9%).
In einem 500-ml-Schlenkkolben wurden 91,4 g rohes LiPF6 (Cl- Gehalt 1,2%) in 144 g Ether gelöst und mit 95 g Toluol versetzt. Die trübe Lösung wurde 30 Minuten gerührt und dann filtriert.91.4 g of crude LiPF 6 (Cl content 1.2%) were dissolved in 144 g of ether in a 500 ml Schlenk flask, and 95 g of toluene were added. The cloudy solution was stirred for 30 minutes and then filtered.
Das klare, gelbe Filtrat wurde bei einem Druck von 700 mbar und einer Ölbadtemperatur von 70°C eingeengt, bis die Destillattemperatur auf ca. 55°C stieg. Dabei fielen farblose, grobe Kristalle aus. Der Rückstand (213 g) wurde warm filtriert, das Kristallisat wurde mit Toluol und Hexan gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet. Es wurden 79,7 g (87%) reines LiPF6 erhalten (Cl-Gehalt 50 ppm).The clear, yellow filtrate was concentrated at a pressure of 700 mbar and an oil bath temperature of 70 ° C until the distillate temperature rose to about 55 ° C. Colorless, coarse crystals precipitated out. The residue (213 g) was filtered while warm, the crystals were washed with toluene and hexane and then dried in vacuo. 79.7 g (87%) of pure LiPF 6 were obtained (Cl content 50 ppm).
Die erfindungsgemäßen Beispiele 7 und 8 belegen das unterschiedliche Kristallisationsverhalten von LiPF6 aus Diethylether/Kohlenwasserstoffmischungen unterhalb und oberhalb von ca. 40°C.Examples 7 and 8 according to the invention demonstrate the different crystallization behavior of LiPF 6 from diethyl ether / hydrocarbon mixtures below and above about 40 ° C.
197 g rohes LiPF6 (Cl-Gehalt 0,06%) wurden in 460 g Ether gelöst und mit 195 g Toluol versetzt. Die leicht trübe Lösung wurde 2 Stunden bei RT gerührt und dann filtriert. Die klare Lösung wurde bei Normaldruck und einer Badtemperatur von anfangs 40°C, dann steigend auf 75°C eingeengt. Nach Abtrennung von 474 g Destillat wurde das in Form großer, farbloser Kristalle ausfallende LiPF6 abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 194 g (98%), der Chloridgehalt lag bei < 20 ppm.197 g of crude LiPF 6 (Cl content 0.06%) were dissolved in 460 g of ether and 195 g of toluene were added. The slightly cloudy solution was stirred at RT for 2 hours and then filtered. The clear solution was concentrated at normal pressure and a bath temperature of initially 40 ° C., then increasing to 75 ° C. After 474 g of distillate had been separated off, the LiPF 6 which precipitated out in the form of large, colorless crystals was filtered off, washed and dried. The yield was 194 g (98%), the chloride content was <20 ppm.
Dieses Beispiel zeigt, daß aus einer relativ reinen LiPF6- Rohproduktqualität praktisch ohne Verluste ein chloridfreies LiPF6 erhalten werden kann. This example shows that from a relatively pure LiPF 6 raw product quality, a chloride-free LiPF 6 can be obtained practically without losses.
178 g einer gelben 20,1%igen rohen etherischen LiPF6-Lösung (enthielt 0,4% Chlorid) wurden bei RT mit 36 g Toluol versetzt. Es bildete sich eine gelbe, klare Lösung. Am Rotationsverdampfer wurde bei einer Badtemperatur von anfangs 50°C, später 60°C und leicht vermindertem Druck (zunächst 1000, dann 700 mbar) Ether abdestilliert. Nach Abtrennung von ca. 110 ml Destillat (= 55% des Ethers) begann die Abscheidung eines Niederschlages. Es wurden weitere 60 ml Ether abdestilliert. Die Suspension wurde filtriert, und der abfiltrierte Feststoff wurde mit wenig Toluol und Hexan gewaschen.178 g of a yellow 20.1% crude ethereal LiPF 6 solution (containing 0.4% chloride) were mixed with 36 g of toluene at RT. A yellow, clear solution was formed. Ether was distilled off on a rotary evaporator at a bath temperature of initially 50 ° C., later 60 ° C. and slightly reduced pressure (first 1000, then 700 mbar). After approximately 110 ml of distillate (= 55% of the ether) had been separated off, a precipitate began to separate. A further 60 ml of ether were distilled off. The suspension was filtered and the solid filtered off was washed with a little toluene and hexane.
Es wurden 31,3 g (88%) eines staubfreien, grobkristallinen und reinweißen Kristallisats erhalten. Der Chloridgehalt betrug noch < 20 ppm.There were 31.3 g (88%) of a dust-free, coarse crystalline and obtained pure white crystals. The chloride content was still <20 ppm.
In diesem Beispiel wurde eine verdünnte LiPF6-Lösung mit einem Kohlenwasserstoff versetzt und eingedampft, bis solvatfreies, reines LiPF6 ausfiel. Im vorliegenden Fall wurde der Ether nicht vollständig entfernt, so daß die Verunreinigungen in der Lösung blieben und eine Polierfiltration nicht nötig war.In this example, a dilute LiPF 6 solution was mixed with a hydrocarbon and evaporated until solvate-free, pure LiPF 6 failed. In the present case, the ether was not removed completely, so that the impurities remained in the solution and polishing filtration was not necessary.
86,0 g rohes LiPF6 (Cl-Gehalt 0,5%) wurden in 201 g Diethylether gelöst und mit 88 g Methylcyclohexan versetzt. Die leicht trübe Lösung wurde filtriert; das klare Filtrat wurde bei einer Badtemperatur von 70°C und einem Druck von 800 mbar eingeengt. Es wurden 190 g Destillat abgetrennt und der Rückstand filtriert. Auf diese Art konnten 84 g (98%) eines groben Kristallisats mit einem Chloridgehalt von 70 ppm erhalten werden.86.0 g of crude LiPF 6 (Cl content 0.5%) were dissolved in 201 g of diethyl ether and 88 g of methylcyclohexane were added. The slightly cloudy solution was filtered; the clear filtrate was concentrated at a bath temperature of 70 ° C and a pressure of 800 mbar. 190 g of distillate were separated off and the residue was filtered. In this way, 84 g (98%) of a coarse crystallizate with a chloride content of 70 ppm could be obtained.
Aus diesem Beispiel wird deutlich, daß anstelle des Aromaten Toluol gesättigte Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden können.From this example it is clear that instead of the aromatic Toluene saturated hydrocarbons can be used.
Claims (24)
daß eine Suspension aus LiF, Diethylether und einer wasserfreien protischen Säure HX, wobei X ein Halogen, Sulfat oder Carbonsäurerest ist, mit PCl5 umgesetzt wird,
daß die Säure HX nach Beendigung der Umsetzung mit einer Base neutralisiert wird,
daß die neutralisierte Mischung filtriert wird und
daß aus dem Filtrat das reine LiPF6 isoliert wird.1. A process for the production of pure LiPF 6 from LiF and PCl 5 in diethyl ether, characterized in that
that a suspension of LiF, diethyl ether and an anhydrous protic acid HX, where X is a halogen, sulfate or carboxylic acid residue, is reacted with PCl 5 ,
that the acid HX is neutralized with a base after the reaction has ended,
that the neutralized mixture is filtered and
that the pure LiPF 6 is isolated from the filtrate.
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