专利名称：六氟铁酸锂的合成方法及其新用途的制作方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池研究技术领域，具体涉及一种六氟铁酸锂的合成方法及其新用途。
背景技术：
锂离子电池具有能量密度比大、环境负荷小等特点，因此，广泛应用于便携式电子设备、将来会大规模应用于电动汽车，储能电站等领域。电解质作为锂离子电池的重要组成部分之一，是完成电化学反应不可缺少的部分。现有技术中，主要采用六氟磷酸锂作为电解质，其导电能力仍然有限，从而会降低锂离子电池的性能。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种六氟铁酸锂的合成方法及其新用途，所合成的六氟铁酸锂的纯度高，当将其应用到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中时，明显增强锂电池电解液的导电性，从而提高锂电池的性能。本发明采用的技术方案如下:本发明第一目的在于提供一种六氟铁酸锂的合成方法，包括以下步骤:第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为15-25%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加60-70%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为20-30%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加60-70%的氢氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯 水将氟化锂配制为20-30%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。优选的，所述滤饼用纯水洗涤结晶具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.5-lh，静置5-8小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为10: 1-15: I。优选的，第四步中，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时。现有技术中，公开一种将氢氧化锂或氯化锂或碳酸锂溶液或悬浊液滴加到已配制成的六氟铁酸锂溶液中，从而制备得到六氟铁酸锂。但该种方法所制备得到的六氟铁酸锂的纯度较低。而采用本发明提供的制备方法，可以制得纯度非常高的六氟铁酸锂。对本发明制备得到的最终产品进行X-射线粉末衍射测试，通过图1所得的图谱，验证了最终产品即为六氟铁酸锂。其纯度为97.8%。
本发明第二目的在于提供一种上述方法制备得到的六氟铁酸锂的新用途，将所述六氟铁酸锂加入含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，所述六氟磷酸锂为主电解质，所述六氟铁酸锂为辅助电解质。优选的，在所述锂电池电解液中，六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为10: 1-10: 2。优选的，六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为10: 1.0。优选的，锂电池电解液中，有机溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯MEC中的一种或几种。本发明人长期致力于锂电池电解液的研究，在经过多次实验后，意外发现，当向含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中加入一定比例的六氟铁酸锂时，可以明显提高锂电池电解液的导电性，从而提高锂电池的性能。后续的比较例2证明了这一结论。
图1为本发明制备得到的六氟铁酸锂的X-射线粉末衍射图。
具体实施例方式六氟铁酸锂制备实施例一第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为20%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加65%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为25%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加65%的氢 氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为25%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.8h，静置7小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为10: 1 ；然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为97.8%。六氟铁酸锂制备实施例二第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为15 %的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加70%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为20%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加60%的氢氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为20%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；
第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.5h，静置8小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为15: I ；然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为97.9%。六氟铁酸锂制备实施例三第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为25%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加60%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为30%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加70%的氢氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为30%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心lh，静置5小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为10: I ；然后 将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为98.0%。 六氟铁酸锂制备实施例四第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为23%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加62%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为28%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加67%的氢氟酸，制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗涤后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为23%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.8h，静置6小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为12:1 ;然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为97.7%。六氟铁酸锂制备实施例五第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为17%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加66%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为26%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加69%的氢氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为22%的氟化锂悬浊液；
第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.9h，静置7小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为14:1 ;然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为98.1 %。六氟铁酸锂制备实施例六第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为23%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加68%的氢 氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为27%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加63%的氢氟酸，制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗涤后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为28%的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，具体为:将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.7h，静置7小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为14:1 ;然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，加热烘干条件为:首先加热至60度烘干2小时，然后再加热至110度烘干2小时；自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。上述方法制备得到的六氟铁酸锂粉末的纯度为98.1%。用途实施例一将制备实施例一制备得到的六氟铁酸锂加入到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，锂电池电解液中的有机溶剂为PC;六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为10: 1.0，浓度分别为 1.0mol/1 和 0.lmol/1。用途实施例二将制备实施例三制备得到的六氟铁酸锂加入到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，锂电池电解液中的有机溶剂为碳酸二乙酯DEC ;六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为 10: 1.2，浓度分别为 1.0mol/1 和 0.12mol/l。用途实施例三将制备实施例六制备得到的六氟铁酸锂加入到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，锂电池电解液中的有机溶剂为碳酸二甲酯DMC ;六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为 10: 1.8，浓度分别为 1.0mol/1 和 0.18mol/l。用途实施例四将制备实施例六制备得到的六氟铁酸锂加入到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，锂电池电解液中的有机溶剂为碳酸乙烯酯EC ;六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为 10: 1.4，浓度分别为 1.0mol/1 和 0.14mol/l。用途实施例五
将制备实施例六制备得到的六氟铁酸锂加入到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，锂电池电解液中的有机溶剂为碳酸甲乙酯MEC ;六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为 10: 1.6，浓度分别为 1.0mol/1 和 0.16mol/l。试验例I本试验例用于考察用途实施例1-5所制备得到的电解液在20°C的摩尔电导率，结果见表I。表I
权利要求
1.一种六氟铁酸锂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，用纯水将三氧化二铁Fe2O3粉末配制为15-25%的悬浊液，加热搅拌下，向该悬浊液中滴加60-70%的氢氟酸，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液； 第二步，用纯水将碳酸锂粉末配制为20-30%的碳酸锂悬浊液，加热搅拌下，向碳酸锂悬浊液中滴加60-70%的氢氟酸,制得氟化锂悬浊液；过滤氟化锂悬浊液,滤饼用纯水洗漆后，取滤饼即氟化锂，用纯水将氟化锂配制为20-30%的氟化锂悬浊液； 第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液； 第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。
2.根据权利要求1所述的六氟铁酸锂的合成方法，其特征在于，所述滤饼用纯水洗涤结晶具体为: 将滤饼放置到离心管中，向离心管中加入纯水；25°C离心0.5-lh，静置5-8小时，析出结晶；其中，滤饼与纯水的质量比为10: 1-15: I。
3.根据权利要求1所述的六氟铁酸锂的合成方法，其特征在于，第四步中，加热烘干条件为:首先加热至60度烘 干2小时，然后再加热至110度烘干2小时。
4.一种权利要求1-3任一项制备得到的六氟铁酸锂的新用途，其特征在于，将所述六氟铁酸锂加入含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中；其中，所述六氟磷酸锂为主电解质，所述六氟铁酸锂为辅助电解质。
5.根据权利要求4所述的六氟铁酸锂的新用途，其特征在于，在所述锂电池电解液中，六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为10: 1-10: 2。
6.根据权利要求5所述的六氟铁酸锂的新用途，其特征在于，六氟磷酸锂和六氟铁酸锂的摩尔比为10: 1.0。
7.根据权利要求4所述的六氟铁酸锂的新用途，其特征在于，锂电池电解液中，有机溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯MEC中的一种或几种。
全文摘要
本发明提供一种六氟铁酸锂的合成方法及其新用途，合成方法包括第一步，制得透明的氟铁酸H3FeF6溶液；第二步，用纯水将氟化锂配制为20-30％的氟化锂悬浊液；第三步，将第二步配制得到的氟化锂悬浊液，滴加到第一步配制得到的透明的H3FeF6溶液中，配制得到六氟铁酸锂悬浊液；第四步，过滤第三步制得的悬浊液，滤饼用纯水洗涤，然后将结晶放置于PTFE板上加热烘干，自然冷却后研磨粉碎，即得到六氟铁酸锂粉末。所合成的六氟铁酸锂的纯度高，当将其应用到含有六氟磷酸锂的锂电池电解液中时，明显增强锂电池电解液的导电性，从而提高锂电池的性能。
文档编号C01G49/00GK103232072SQ201310127740
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者石世昆 申请人:北京石磊乾坤含氟新材料研究院有限责任公司, 石世昆