一种电池级氟化钠的制备方法与流程

本发明涉及材料，尤其涉及一种电池级氟化钠的制备方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的持续增长和清洁能源技术的发展，锂离子电池等二次电池的需求急剧增加。然而，锂离子电池的原料锂矿资源的过度开发导致成本不断增加。六氟磷酸钠与六氟磷酸锂在结构和性质上相似，其成本远低于锂离子电池，性价比更高，逐步成为市场焦点。因此，以六氟磷酸钠为电解液的钠离子电池被认为是锂离子电池的一种潜在替代品，可以实现部分甚至全面取代。

2、六氟磷酸钠可以由氟化钠(naf)与五氟化磷(pf5)在无水氟化氢下反应得到，因此为了制备得到电池级六氟磷酸钠，必然需要电池级氟化钠。电池级氟化钠对含量要求很高，通常要求其含量不得低于99.5%，微量杂质的指标要求均以ppm计。

3、《精细化学品技术》中记载了传统的氟化钠生产工艺流程有两种，其化学反应方程式如下：

4、na2co3+2hf＝2naf↓+h2o+co2↑ （1）

5、2na2co3+na2sif6+xh2o＝6naf↓+sio2·xh2o+2co2↑ （2）

6、一般方法生产的氟化钠含有较多的钙、镁、钾、铁等杂质离子，不能作为电池级六氟磷酸钠的原料。专利cn115744934b公开了一种纯化工业级纯碱生产电子级氟化钠的制备方法，即以方程式（1）作为反应机理，具体步骤如下：1）配置饱和碳酸钠溶液，经筛网、过滤膜去除杂质；2）强酸型阳离子树脂吸收柱处理，再经过酸洗柱处理后的活性碳吸收柱；3）对碳酸钠溶液进行碳化，然后将固体分离、滤干烘干得到纯化后的碳酸钠固体；4）向母液加入纯化后的碳酸钠，经过滤膜过滤进入中和池；5）将纯化后的纯碱溶液导入盐池进行加热浓缩；6）盐池降温产生氟化钠结晶，通过减压烘干，得到高纯氟化钠产品。该方法虽然可以得到高纯氟化钠，但原料碳酸钠必须先经筛网、过滤膜去除杂质，再经过强酸型阳离子树脂吸收柱、酸洗后的活性碳吸收柱纯化。虽然最终制得了高纯氟化钠，但氟化钠收率低（76%左右）、操作过程复杂、成本高。

技术实现思路

1、本发明在于提供一种电池级氟化钠的制备方法，以克服现有技术中存在的氟化钠收率低、操作过程复杂、成本高的问题。

2、本发明利用轻质碳酸钠为原料制备电池级氟化钠。轻质碳酸钠，价格低来源广泛，但含有钙离子、铁离子、镁离子等杂质。如何去除这些杂质，成为该技术方案的关键点。本发明在合成前，利用氟化钠、氟化钙、氟化铁、氟化镁溶解度不同的特点，通过控制氢氟酸的加入量，使其与碳酸钠反应生成的氟化钠刚好全部溶解，而与钙、铁、镁杂质离子反应生成氟化钙、氟化铁、氟化镁沉淀，巧妙地去除了轻质碳酸钠中的钙、铁、镁杂质，碳酸钠溶液再与氢氟酸反应，制备得到电池级氟化钠。

3、具体技术方案如下：

4、一种电池级氟化钠的制备方法，具体包括以下步骤：

5、（1）溶解过滤除杂

6、向溶解釜中加入一定量的除盐水（第二批起为上批氟化钠母液），再加入少量氢氟酸混合，控制混合后水中氟离子含量为0.1%~1.8%（水氟离子含量大于1.8%时会与碳酸钠反应生成过多的氟化钠不能完全溶解在水溶液中，过滤时会带来损失；水氟离子含量小于0.1%时不能完全沉淀去除钙镁等离子）。充分搅拌下，缓慢加入轻质碳酸钠，加入轻质碳酸钠量为所取除盐水（母液）重量的5%~11.5%（加入量大于11.5%时，碳酸钠不能完全溶解将会同杂质一起过滤出造成损失，加入量小于5%时会降低生产效率）；轻质碳酸钠加完后搅拌溶解20分钟，过滤，收集碳酸钠溶液。

7、（2）合成反应

8、在氟化钠合成釜内加入一定量的氢氟酸，充分搅拌下逐步加入步骤（1）得到的碳酸钠溶液，当反应液ph=6~9（ph小于6时反应会有大量氟氢化钠溶于水溶液中，ph大于9时会有过量碳酸钠残留）时，停止加碳酸钠溶液。由于加料过程会有大量气体生成，因此加料速度不宜过快。加料完继续搅拌养晶。

9、（3）过滤水洗干燥

10、离心过滤，滤饼用除盐水洗涤两次，分别收集两次洗涤液，第二次洗涤液用于下批第一次洗涤。氟化钠母液及第一次洗涤水留套用至步骤（1）。将洗涤后的氟化钠潮品干燥后，得到电池级氟化钠。

11、优选地，步骤（1）中混合后水中氟离子含量为1%~1.5%。

12、优选地，步骤（1）中轻质碳酸钠量为所取除盐水（母液）重量的9%~10%。

13、优选地，步骤（2）中反应液ph=7~7.5时，停止加碳酸钠溶液。

14、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

15、1、本发明提供的方法对原料的纯度要求较低，利用价格低廉的轻质碳酸钠为原料，制备的氟化钠含量达到99.9%以上、收率可达到94%以上、金属杂质总含量小于20ppm、水份小于100ppm，钙、铁、镁、钾等杂质离子均符合电池级氟化钠的质量要求。

16、2、本发明提供的方法，工艺流程简单，轻质碳酸钠除杂步骤简单，不需要树脂吸附、膜分离等复杂步骤，降低了原料和能耗成本，提高了氟化钠生产效率。

17、3、步骤（3）中产生的氟化钠母液及洗涤水可循环利用，节约资源，符合绿色环保的生产理念。

18、4、本发明提供的方法制备得到的氟化钠与常规方法制备得到的氟化钠相比，晶型好（粒径75~85微米），流动性好，更便于下游投料使用。

技术特征：

1.一种电池级氟化钠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）溶解过滤除杂：

2.根据权利要求1所述的一种电池级氟化钠的制备方法，其特征在于，步骤（1）中氟离子含量为质量占比1%~1.5%。

3.根据权利要求1所述的一种电池级氟化钠的制备方法，其特征在于，步骤（1）中轻质碳酸钠量为水溶液重量的9%~10%。

4.根据权利要求1所述的一种电池级氟化钠的制备方法，其特征在于，步骤（2）中反应液ph=7~7.5时，停止加碳酸钠溶液。

技术总结
本发明涉及一种电池级氟化钠的制备方法，具体包括以下步骤：（1）溶解过滤除杂；（2）合成反应；（3）过滤水洗干燥。本发明提供的方法对原料的纯度要求较低，利用价格低廉的轻质碳酸钠为原料，制备的氟化钠含量达到99.9%以上、收率可达到94%以上、金属杂质总含量小于20ppm、水份小于100ppm，钙、铁、镁、钾等杂质离子均符合电池级氟化钠的质量要求。

技术研发人员：朱德均,蒋阳阳,周新基,葛大伟,康登海,沈鑫鑫
受保护的技术使用者：江苏九九久科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12