專利名稱：六氟磷酸鋰的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種六氟磷酸鋰的合成方法。
背景技術(shù)：
六氟磷酸鋰(LiPF6)相對(duì)分子質(zhì)量190. 11，白色結(jié)晶或粉末，相對(duì)密度1. 50。潮 解性強(qiáng)；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。暴露空氣中或加 熱時(shí)分解。暴露空氣中或加熱時(shí)六氟磷酸鋰在空氣中由于水蒸氣的作用而迅速分解，放出 PF5而產(chǎn)生白色煙霧。六氟磷酸鋰主要用作鋰離子電池電解質(zhì)材料。六氟磷酸鋰電解液主 要用于鋰離子電池制造。 目前常用于合成六氟磷酸鋰(LiPF6)的方法有以下兩種一種是以五氯化磷 (PC15)和氟化氫(HF)反應(yīng)生成五氟化磷(PF5)和氯化氫(HC1)，再以氟化氫(HF)為溶劑， 五氟化磷(PF5)和LiF反應(yīng)生成六氟磷酸鋰(LiPF6)，其中氟化氫(HF)和氯化氫(HC1)腐 蝕性很強(qiáng)，設(shè)備投資和維修費(fèi)用高，回收產(chǎn)生大量的廢鹽，對(duì)環(huán)境危害大，且容易產(chǎn)生安全 事故； 另一種是以磷(P)和氟氣(F2)反應(yīng)生成五氟化磷(PF5)，再以氟化氫(HF)為溶 劑，五氟化磷(PF5)和LiF反應(yīng)生成六氟磷酸鋰(LiPF6)，其中氟化氫(HF)腐蝕性很強(qiáng)，設(shè) 備投資和維修費(fèi)用高，回收產(chǎn)生大量的廢鹽，對(duì)環(huán)境危害大，且磷(P)和氟氣(F2)反應(yīng)容易 發(fā)生安全事故。 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在的不足是溶劑腐蝕性強(qiáng)、設(shè)備投資和維修費(fèi)用高、環(huán)境危害 大、容易產(chǎn)生安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、安全高效 的六氟磷酸鋰的合成方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是首先，將干燥后的氯化鋰和六氟磷酸鉀加入有機(jī)溶 劑中攪拌；其次，再往所述有機(jī)溶劑中加入催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為30-80 度，加熱時(shí)間為2-16小時(shí)；最后，待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶 液。 所述有機(jī)溶劑為碳酸酯類或乙酸乙酯或甲酸乙酯。 所述碳酸酯類為碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯或碳酸甲丙酯。
所述催化劑為季胺鹽或冠醚或碳酸乙烯酯或碳酸烯酯PC或乙腈AN或丙酮。
所述季胺鹽為四甲基溴化銨或四乙基溴化銨或四丙基溴化銨或四丁基溴化銨或 四丁基氯化銨，所述季胺鹽和氯化鋰的摩爾比為1% 5% : 1。 所述冠醚為18-冠醚-6或15-冠醚-5或14-冠醚_2，所述冠醚和氯化鋰的摩爾 比為0. 5% 5% : 1。 所述碳酸乙烯酯或碳酸烯酯PC或乙腈AN或丙酮用量分別和所述氯化鋰的摩爾比為3 10 : i。
所述氯化鋰和所述六氟磷酸鉀的摩爾比為1 : 0. 5 2 ;所述六氟磷酸鉀和有機(jī)
溶劑的重量比為i : 3 8。 干燥后的所述氯化鋰和所述六氟磷酸鉀原料或固體催化劑的水分應(yīng)小于50ppm， 有機(jī)溶劑或催化劑溶劑水分應(yīng)小于10ppm。 反應(yīng)是在干燥環(huán)境下進(jìn)行，在高純惰性氣體氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，氣體的水分 應(yīng)小于10卯m，或在干燥房中進(jìn)行，干燥房的濕度小于100ppm。 本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明以氯化鋰和六氟磷酸鉀為原料，在有機(jī)溶劑 和催化劑作用下反應(yīng)生成產(chǎn)物六氟磷酸鋰，成本低，本發(fā)明不含有強(qiáng)腐蝕性化合物氟化氫 (HF)和氯化氫(HC1)，不會(huì)產(chǎn)生大量需要回收的廢鹽，不會(huì)污染環(huán)境，也不會(huì)因磷(P)和氟 氣(F2)反應(yīng)而發(fā)生安全事故，所以本發(fā)明成本低、安全高效。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例，所用的原料氯化鋰水分為38卯m，六氟磷酸鉀水分為42卯m
實(shí)施例一 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有125g碳酸二 甲酯(水分為3. lppm)作為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入 4. lg的四乙基溴化銨作為催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為30度，加熱時(shí)間為6小 時(shí)；待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998% )保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1.4%。
實(shí)施例二 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和76. 3g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有165g碳酸 二乙酯(水分為4. 3ppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加 入2. lg的四乙基溴化銨作為催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為70度，加熱時(shí)間 為16小時(shí)；最后，待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純 (99. 99% )氬氣保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為2. 2%。
實(shí)施例三 首先，將干燥后的17g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有185g碳酸二 乙酯(水分為5. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入30g 的四甲基溴化銨作為催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為55度，加熱時(shí)間為10小時(shí)； 最后，待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程在干燥房中進(jìn)行(干 燥房的水分含量為98ppm)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1. 8%。
實(shí)施例四 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有140g乙酸乙 酯(水分為3. 8卯m)為溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入4. 8g的四 丁基溴化銨作為催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為40度，加熱時(shí)間為6小時(shí)；最后， 待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純(99. 99% )氬 氣保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1.3%。。
實(shí)施例五
首先，將干燥后的17g氯化鋰和36.8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有200gj甲酸乙 酯(水分為4. 9卯m)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入40g的 18-冠醚-6為催化劑，從成本上看18-冠醚-6比較便宜；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為 40度，加熱時(shí)間為10小時(shí)；待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè) 過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%)保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為3.4%。
實(shí)施例六 首先，將干燥后的17g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有220g碳酸 甲丙酯(水分為3.4ppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加 入6g的14-冠醚-2為催化劑最佳；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為80度，加熱時(shí)間為 6小時(shí)；最后，待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純 (99. 99% )氬氣保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為5. 1%。
實(shí)施例七 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和72. lg六氟磷酸鉀為原料，加入裝有168g碳酸二 甲酯(水分為3. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入34g 碳酸乙烯酯為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為80度，加熱時(shí)間為16小時(shí)；待 溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%) 保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1.0%。
實(shí)施例八 首先，將干燥后的12. 7g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有200g碳酸 甲乙酯(水分為4. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入 40g丙酮為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為40度，加熱時(shí)間為8小時(shí)；待溶液 冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%)保 護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1.3%。
實(shí)施例九 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和55. 2g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有180g碳酸甲 乙酯(水分為4. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入18g 丙酮為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為45度，加熱時(shí)間為6小時(shí)；待溶液冷 卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%)保護(hù)。 檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為0. 9%。
實(shí)施例十 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有200g碳酸甲 乙酯(水分為4. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入20g 乙腈AN為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為50度，加熱時(shí)間為6小時(shí)；待溶液 冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氬氣(99。 99% )保護(hù)。 檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為2. 1%。
實(shí)施例i^一 首先，將干燥后的8. 5g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有150g乙酸乙 酯(水分為3. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入18g乙 腈AN為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為40度，加熱時(shí)間為2小時(shí)；待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%)保護(hù)。 檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為2. 3%。
實(shí)施例十二 首先，將干燥后的17g氯化鋰和36. 8g六氟磷酸鉀為原料，加入裝有165g碳酸二 乙酯(水分為5. lppm)為有機(jī)溶劑的反應(yīng)容器中攪拌；其次，再往所述反應(yīng)容器中加入35g 碳酸烯酯PC為催化劑溶劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為70度，加熱時(shí)間為12小時(shí)；待 溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液，整個(gè)過(guò)程用高純氮?dú)?99。 998%) 保護(hù)。檢測(cè)所述溶液中的六氟磷酸鋰的含量為1.4%。 本發(fā)明可大量用于鋰離子電池電解液中的六氟磷酸鋰的合成，采用本發(fā)明成本 低、安全高效。
權(quán)利要求
一種六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于將干燥的氯化鋰和六氟磷酸鉀加入有機(jī)溶劑中攪拌；再往所述有機(jī)溶劑中加入催化劑；邊攪拌邊加熱反應(yīng)，生成六氟磷酸鋰。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑為碳酸 酯類或乙酸乙酯或甲酸乙酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述碳酸酯類為碳酸 二乙酯或碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯或碳酸甲丙酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述催化劑為季胺鹽或冠醚或碳酸乙烯酯或碳酸烯酯PC或乙腈AN或丙酮。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述季胺鹽為四甲基 溴化銨或四乙基溴化銨或四丙基溴化銨或四丁基溴化銨或四丁基氯化銨，所述季胺鹽和氯 化鋰的摩爾比為1% 5% : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述冠醚為18-冠 醚-6或15-冠醚-5或14-冠醚-2，所述冠醚和氯化鋰的摩爾比為0. 5% 5% : 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述碳酸乙烯酯或碳 酸烯酯PC或乙腈AN或丙酮用量分別和所述氯化鋰的摩爾比為3 10 : 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于所述 氯化鋰和所述六氟磷酸鉀的摩爾比為1 : 0.5 2;所述六氟磷酸鉀和有機(jī)溶劑的重量比為i : 3 8。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于干燥后的所述氯化鋰 和所述六氟磷酸鉀原料或固體催化劑的水分應(yīng)小于50ppm，有機(jī)溶劑或催化劑溶劑水分應(yīng) 小于10ppm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的六氟磷酸鋰的合成方法，其特征在于反應(yīng)是在干燥環(huán)境下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為30 80度，反應(yīng)時(shí)間是2 16小時(shí)，在高純惰性氣體氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下 進(jìn)行，氣體的水分應(yīng)小于10卯m，或在干燥房中進(jìn)行，干燥房的濕度小于100ppm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種六氟磷酸鋰的合成方法，旨在提供一種成本低、安全高效的六氟磷酸鋰的合成方法。首先，將干燥的氯化鋰和六氟磷酸鉀加入有機(jī)溶劑中攪拌；其次，再往所述有機(jī)溶劑中加入催化劑；再次，邊攪拌邊加熱，控制溫度為30-80攝氏度，加熱時(shí)間為2-16小時(shí)；最后，待溶液冷卻后過(guò)濾不溶物，得到含六氟磷酸鋰的有機(jī)溶液。本發(fā)明可應(yīng)用于鋰離子電池電解液中的六氟磷酸鋰的制備領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B25/455GK101712467SQ20091019413
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者戴曉兵 申請(qǐng)人:珠海市賽緯電子材料有限公司