一種快速制備六氟磷酸鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速制備六氟磷酸鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大(重量輕)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)和無(wú)污染等突出優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，其以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用于大家所熟知的移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、小型攝像機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)等產(chǎn)品中。隨著電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化，鋰離子電池的用量勢(shì)必越來(lái)越大。應(yīng)用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。
[0003]六氟磷酸鋰作為鋰離子電池電解液的重要電解質(zhì)鹽，要求其具有很高的純度(通常要不低于99.5% )，其中的雜質(zhì)例如水份，堿金屬，重金屬以及其它雜質(zhì)如PCljP POCl 3的含量必須嚴(yán)格控制，否則將導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，電池容量衰減快，循環(huán)壽命縮短，甚至影響電池的安全性。獲得高純度和低含量的有害雜質(zhì)的六氟磷酸鋰產(chǎn)品具有重要意義。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102009972A公開(kāi)了一種六氟磷酸鋰的制備方法，包括如下步驟:(I)、通過(guò)蒸餾獲得純度在99.99wt%以上的氟化氫液體；(2)、使高純的氟化氫液體與五氯化磷反應(yīng)得到五氟化磷與氯化氫的混合氣體；(3)、將無(wú)氟化磷與氯化氫的混合氣體通入到氟化氫和氟化鋰中，使在一定溫度和壓力下反應(yīng)制得六氟磷酸鋰溶液，氯化氫氣體定時(shí)排出并經(jīng)水吸收后制成副產(chǎn)物鹽酸；(4)、結(jié)晶分離:對(duì)六氟磷酸鋰溶液進(jìn)行過(guò)濾，濾液送至晶析槽中，在溫度-70°C-80°C下，六氟磷酸鋰析出，過(guò)濾，經(jīng)一級(jí)干燥和二級(jí)干燥得六氟磷酸鋰產(chǎn)品，其中，還采用氮?dú)鈦?lái)置換殘留氟化氫氣體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺點(diǎn):
[0006](I)、步驟4中一級(jí)干燥時(shí)處于靜置干燥，晶析時(shí)間一般需要48小時(shí)左右，而且容易結(jié)塊，晶析后六氟磷酸鋰產(chǎn)品形成一個(gè)較大的晶塊整體，很難從晶析槽中剝離以及很難破碎，一級(jí)干燥后需要對(duì)六氟磷酸鋰產(chǎn)品按照粒徑要求進(jìn)行粉碎，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；
[0007](2)、每次只能處理很少量的反應(yīng)原料，無(wú)法適應(yīng)大批量的生產(chǎn)需求。
[0008](3)、需要經(jīng)過(guò)兩次干燥處理，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，耗時(shí)耗力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種縮短生產(chǎn)周期，快速制備六氟磷酸鋰的方法。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種快速制備六氟磷酸鋰的方法，具體包括以下步驟:
[0011](I)、高純?cè)系闹苽?將無(wú)水氟化氫送至蒸餾塔精制，蒸餾溫度控制在20?25°C，蒸出的氟化氫氣體經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝后制得純度在99.99wt%以上的氟化氫液體；
[0012](2)、五氟化磷的制備與純化:將氟化氫液體投加到已加入五氯化磷的反應(yīng)釜中，其中氟化氫液體相對(duì)于五氯化磷是過(guò)量的，將溫度控制在178°C?182°C之間，壓力控制在0.13MPa?0.17MPa之間，氟化氫與五氯化磷反應(yīng)產(chǎn)生五氟化磷和氯化氫的混合氣體，反應(yīng)結(jié)束，過(guò)量的氟化氫液體經(jīng)冷凝裝置的冷凝水吸收制成副產(chǎn)物氫氟酸；
[0013](3)、六氟磷酸鋰的制備:將步驟(2)得到的五氟化磷和氯化氫的混合氣體通入到已投加有氟化鋰和氟化氫液體的反應(yīng)釜中，溫度控制30°C?35°C之間，壓力控制在0.6MPa?0.7MPa之間，反應(yīng)，得到六氟磷酸鋰溶液，其中，氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比為1: 2.5?3: 13?15，氯化氫氣體定時(shí)排出經(jīng)水吸收后制成副產(chǎn)物鹽酸溶液；
[0014](4)、結(jié)晶分離工序:將步驟(3)所得六氟磷酸鋰溶液經(jīng)過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，濾液進(jìn)行攪拌晶析，攪拌轉(zhuǎn)速為50?100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌晶析結(jié)束以后在溫度120°C?130°C下旋轉(zhuǎn)干燥直接得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，六氟磷酸鋰產(chǎn)品半徑為100?400目。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(3)中氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比為I: 2.5: 13ο
[0016]進(jìn)一步地，步驟(3)中氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比為I: 2.8: 14ο
[0017]進(jìn)一步地，步驟(3)中氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比為I: 3: 15ο
[0018]進(jìn)一步地，為了使六氟磷酸鋰產(chǎn)品晶析效果好，所述六氟磷酸鋰溶液在晶析槽中進(jìn)行攪拌晶析，在旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，所述旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)的轉(zhuǎn)速為I?5轉(zhuǎn)/分鐘。
[0019]進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)的轉(zhuǎn)速為I轉(zhuǎn)/分鐘或3轉(zhuǎn)/分鐘或5轉(zhuǎn)/分鐘。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明操作方便，與現(xiàn)有的靜置晶析方法不同，攪拌晶析出來(lái)的六氟磷酸鋰直接為均勻的顆粒狀，省略了多次干燥和粉碎的步驟，縮短了晶析時(shí)間，僅需20小時(shí)左右，且晶析過(guò)程不易結(jié)塊，不僅提高了晶析效率，縮短了生產(chǎn)周期；同時(shí)，調(diào)整了氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比，使用較少的氟化氫液體處理較多的五氟化磷，反應(yīng)效率較高。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種快速制備六氟磷酸鋰的方法，具體包括以下步驟:
[0024](I)、高純?cè)系闹苽?將無(wú)水氟化氫送至蒸餾塔精制，蒸餾溫度控制在20?25°C，蒸出的氟化氫氣體經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝后制得純度在99.99wt%以上的氟化氫液體；
[0025](2)、五氟化磷的制備與純化:將氟化氫液體投加到已加入五氯化磷的反應(yīng)釜中，其中氟化氫液體相對(duì)于五氯化磷是過(guò)量的，將溫度控制在178°C?182°C之間，壓力控制在0.13MPa?0.17MPa之間，氟化氫與五氯化磷反應(yīng)產(chǎn)生五氟化磷和氯化氫的混合氣體，反應(yīng)結(jié)束，過(guò)量的氟化氫液體經(jīng)冷凝裝置的冷凝水吸收制成副產(chǎn)物氫氟酸；
[0026](3)、六氟磷酸鋰的制備:將步驟⑵得到的五氟化磷和氯化氫的混合氣體通入到已投加有氟化鋰和氟化氫液體的反應(yīng)釜中，溫度控制30°C?35°C之間，壓力控制在0.6MPa?0.7MPa之間，反應(yīng)，得到六氟磷酸鋰溶液，其中，氟化鋰、氟化氫液體以及五氟化磷的投料重量比為1: 2.5: 13，氯化氫氣體定時(shí)排出經(jīng)水吸收后制成副產(chǎn)物鹽酸溶液；
[0027](4)、結(jié)晶分離工序:將步驟(3)所得六氟磷酸鋰溶液經(jīng)過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，濾液在晶析槽中進(jìn)行攪拌晶析，攪拌轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌晶析結(jié)束以后在溫度120°C?130°C下在旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)中旋轉(zhuǎn)干燥直接得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品，所述旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)的轉(zhuǎn)速為I轉(zhuǎn)/分鐘，六氟磷酸鋰產(chǎn)品半徑為200目，最終收率為97.4%，所得產(chǎn)品的純度為99.98 %。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]一種快速制備六氟磷酸鋰的方法，具體包括以下步驟:
[0030](I)、高純?cè)系闹苽?將無(wú)水氟化氫送至蒸餾塔精制，蒸餾溫度控制在20?25°C，蒸出的氟化氫氣體經(jīng)過(guò)冷