六氟磷酸鋰是電解液成分最重要的組成部分,約占到電解液總成本的43%。六氟磷酸鋰是一種無機(jī)物,化學(xué)式為LiPF6,白色結(jié)晶或粉末。易溶于水、還溶于低濃度甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯類等有機(jī)溶劑。
六氟磷酸鋰的合成工藝有哪些?
六氟磷酸鋰合成工藝主要有氣-固反應(yīng)法、氫氟酸溶劑法、有機(jī)溶劑法、離子交換法等,目前大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)主要采用氫氟酸溶劑法。
1、氣-固反應(yīng)法
美國科學(xué)家早在1950年就提出氣-固反應(yīng)法,該方法是將經(jīng)過處理的過孔LiF固體與PF5氣體直接反應(yīng),生成LiPF6,該反應(yīng)在高溫高壓下進(jìn)行,未使用任何溶劑,該方法的優(yōu)點是反應(yīng)步驟少,操作簡單。缺點是反應(yīng)過程中需要使用干燥惰性氣體進(jìn)行保護(hù),因此對反應(yīng)容器的密封性要求高,反應(yīng)只是在固體表面進(jìn)行,LiF轉(zhuǎn)化效率低,最終剩余大量未有反應(yīng)的LiF,分離純化較為復(fù)雜,很難得到高純度的產(chǎn)品。目前該方法沒有在大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),部分實驗室有使用。
2、氫氟酸溶劑法
是將鹵化鋰溶解在無水氟化氫中,再通入高純PF5氣體進(jìn)行反應(yīng),生成六氟磷酸鋰晶體,再經(jīng)過分離、干燥得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品。反應(yīng)化學(xué)式如下:5HF+產(chǎn)六氟磷酸鋰的主要方法之一。
3、有機(jī)溶劑法
有機(jī)溶劑使用的有機(jī)溶劑主要有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)等。該方法將LiF固體懸浮于有機(jī)溶劑中,然后通入純化后的PF5氣體。反應(yīng)生成的LiPF5直接溶解在有機(jī)溶劑中,所得溶液可直接用作鋰離子電池的電解液。該方法避免了使用氟化氫,生產(chǎn)過程中不會污染到產(chǎn)品,同時降低危險性,操作相對安全,降低了對設(shè)備的防腐要求;反應(yīng)速度快,產(chǎn)品純度高,所得電解液也可直接用于鋰離子電池,產(chǎn)率較高。工藝相對簡單工況條件溫和,裝備投資少,生產(chǎn)過程中無污染無產(chǎn)生。缺點是反應(yīng)原料會和部分有機(jī)溶劑發(fā)生聚合、分解等反應(yīng),很難獲得高純度產(chǎn)品,適用于制備六氟磷酸鋰液體溶劑產(chǎn)品。
4、離子交換法
是將六氟磷酸鹽與含鋰化合物在有機(jī)溶劑中發(fā)生離子交換反應(yīng),得到六氟磷酸鋰的方法。根據(jù)六氟磷酸鋰?yán)砘匦裕姿徜嚠a(chǎn)品要盡量避免受熱,以免不穩(wěn)定,受熱分解,且遇水易吸潮分解,生產(chǎn)六氟磷酸鋰時均應(yīng)盡量在無水的環(huán)境中進(jìn)行,原料進(jìn)行無水處理。該方法所制備的產(chǎn)品純度不高,六氟磷酸鋰比較容易吸水,必須使用安全無水的溶劑,對溶劑的要求高,相對的原料成本也較高