本发明涉及一种六氟磷酸盐的制备方法,属于电池电解质领域。
背景技术:
1、锂离子电池作为一种发展迅猛的储能装置,因具有较高的能量密度、优异的循环性能而广泛应用于3c领域以及动力电池领域。然而近年来动力电池的使用寿命、容量持续衰减等在一定程度上限制了其发展。
2、六氟磷酸锂(lipf6)作为锂离子电池电解质,主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池领域,已经成为目前不可替代的锂离子电池电解质之一。目前六氟磷酸锂的合成主要氟化氢溶剂法,主要是将五氟化磷与溶解在氟化氢中的氟化锂反应生成六氟磷酸锂。
3、五氟化磷的制备主要有以下三种方法:(1)红磷直接与氟气反应;(2)由五氧化二磷或浓磷酸与无水氟化氢反应生成六氟磷酸和水,再用发烟硫酸脱水获得五氟化磷气体;(3)由五氯化磷与无水氟化氢反应获得五氟化磷或六氟磷酸。其中,红磷直接与氟气反应制备五氟化磷,反应剧烈、不易控制、安全性差,而且单质磷存在易升华、无法得到充分利用、易堵塞管道的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种六氟磷酸盐的制备方法,解决现有技术中制备五氟化磷的反应剧烈、不易控制、安全性差的问题。
2、为了实现以上目的,本发明的技术方案为:
3、一种六氟磷酸盐的制备方法,包括以下步骤:无水hf、磷粉、碱金属氟化盐进行电解反应,生成六氟磷酸盐。
4、本发明通过将无水hf电解出弱性氟,然后将弱性氟、磷粉、碱金属氟化盐进行反应,一锅法直接合成六氟磷酸盐,收率较高、操作简单。与氟气和单质磷的反应相比,电解法获得的弱性氟与磷粉反应更加温和、易控制、安全性高。
5、为了便于无水hf电解出弱性氟,提高反应效率,优选地,所述无水hf、磷粉、碱金属氟化盐的摩尔比为(15~25):(1~1.05):(1~1.05)。
6、为了提高六氟磷酸盐的合成效率,优选地,所述反应是部分无水hf在低电压下电解出氟原子,氟原子、磷粉、碱金属氟化盐在未电解无水氟化氢溶剂中反应,得到六氟磷酸盐。该氟原子为活性较弱的弱性氟。
7、优选地,所述电解反应的温度为15~30℃,电压为10~15v。在该反应温度下,既可以保证合成六氟磷酸盐,又能够保证磷粉不被升华,避免堵塞管道,使得磷粉得以充分利用。该电压可以使得无水hf部分电解,使得反应正常进行。电解反应温度进一步优选为15~25℃。
8、优选地,所述碱金属氟化盐为氟化锂、氟化钠中的一种。这两种碱金属氟化盐为合成电解质常用原料。
9、优选地,所述电解反应包括先进行除水,然后在所述10~15v高电压下进行反应。该反应在保护气氛下进行,如氮气。
10、优选地,所述除水的电压为5~7v。
11、为了提高六氟磷酸盐的纯度,优选地,电解反应后进行结晶、固液分离、干燥。
12、为了除去反应得到的反应物中的杂质,优选地,所述过滤的滤板的孔径为700~800目。
13、优选地,所述结晶为蒸发结晶,蒸发结晶的温度为30~40℃;所述干燥的温度为60~80℃。蒸发结晶可以除去未反应的多余无水hf,减少产品中的杂质,而且蒸发结晶使用温度较低,蒸发结束后再升温干燥可以除杂更彻底,并降低处理成本。
1.一种六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:无水hf、磷粉、碱金属氟化盐进行电解反应,生成六氟磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述无水hf、磷粉、碱金属氟化盐的摩尔比为(15~25):(1~1.05):(1~1.05)。
3.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述电解反应的温度为15~30℃,电压为10~15v。
4.根据权利要求1-3任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述碱金属氟化盐为氟化锂、氟化钠中的一种。
5.根据权利要求3所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述电解反应包括先进行除水,然后在所述10~15v高电压下进行反应。
6.根据权利要求5所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述除水的电压为5~7v。
7.根据权利要求1-3任一项所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,电解反应后进行结晶、固液分离、干燥。
8.根据权利要求7所述的六氟磷酸盐的制备方法,其特征在于,所述结晶为蒸发结晶,蒸发结晶的温度为30~40℃;所述干燥的温度为60~80℃。