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物,化學式為LiPF6,白色結晶或粉末。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-固反應法、氫氟酸溶劑法、有機溶劑法、離子交換法等,目前大規(guī)模工業(yè)生產主要采用氫氟酸溶劑法。
1、氣-固反應法
美國科學家早在1950年就提出氣-固反應法,該方法是將經過處理的過孔LiF固體與PF5氣體直接反應,生成LiPF6,該反應在高溫高壓下進行,未使用任何溶劑,該方法的優(yōu)點是反應步驟少,操作簡單。缺點是反應過程中需要使用干燥惰性氣體進行保護,因此對反應容器的密封性要求高,反應只是在固體表面進行,LiF轉化效率低,最終剩余大量未有反應的LiF,分離純化較為復雜,很難得到高純度的產品。目前該方法沒有在大規(guī)模的工業(yè)化生產,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氣體進行反應,生成六氟磷酸鋰晶體,再經過分離、干燥得到六氟磷酸鋰產品。反應化學式如下:5HF+產六氟磷酸鋰的主要方法之一。
3、有機溶劑法
有機溶劑使用的有機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固體懸浮于有機溶劑中,然后通入純化后的PF5氣體。反應生成的LiPF5直接溶解在有機溶劑中,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,生產過程中不會污染到產品,同時降低危險性,操作相對安全,降低了對設備的防腐要求;反應速度快,產品純度高,所得電解液也可直接用于鋰離子電池,產率較高。工藝相對簡單工況條件溫和,裝備投資少,生產過程中無污染無產生。缺點是反應原料會和部分有機溶劑發(fā)生聚合、分解等反應,很難獲得高純度產品,適用于制備六氟磷酸鋰液體溶劑產品。
4、離子交換法
是將六氟磷酸鹽與含鋰化合物在有機溶劑中發(fā)生離子交換反應,得到六氟磷酸鋰的方法。根據六氟磷酸鋰理化特性,六氟磷酸鋰產品要盡量避免受熱,以免不穩(wěn)定,受熱分解,且遇水易吸潮分解,生產六氟磷酸鋰時均應盡量在無水的環(huán)境中進行,原料進行無水處理。該方法所制備的產品純度不高,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