六氟磷酸鋰的合成工藝有哪些？

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(xué)式為LiPF6，白色結(jié)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(yīng)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(chǎn)主要采用氫氟酸溶劑法。

1、氣-固反應(yīng)法

美國科學(xué)家早在1950年就提出氣-固反應(yīng)法，該方法是將經(jīng)過處理的過孔LiF固體與PF5氣體直接反應(yīng)，生成LiPF6，該反應(yīng)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(yīng)步驟少，操作簡單。缺點是反應(yīng)過程中需要使用干燥惰性氣體進行保護，因此對反應(yīng)容器的密封性要求高，反應(yīng)只是在固體表面進行，LiF轉(zhuǎn)化效率低，最終剩余大量未有反應(yīng)的LiF，分離純化較為復(fù)雜，很難得到高純度的產(chǎn)品。目前該方法沒有在大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，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(yīng)，生成六氟磷酸鋰晶體，再經(jīng)過分離、干燥得到六氟磷酸鋰產(chǎn)品。反應(yīng)化學(xué)式如下5HF+產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)過程中不會污染到產(chǎn)品，同時降低危險性，操作相對安全，降低了對設(shè)備的防腐要求；反應(yīng)速度快，產(chǎn)品純度高，所得電解液也可直接用于鋰離子電池，產(chǎn)率較高。工藝相對簡單工況條件溫和，裝備投資少，生產(chǎn)過程中無污染無產(chǎn)生。缺點是反應(yīng)原料會和部分有機溶劑發(fā)生聚合、分解等反應(yīng)，很難獲得高純度產(chǎn)品，適用于制備六氟磷酸鋰液體溶劑產(chǎn)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(yīng)，得到六氟磷酸鋰的方法。根據(jù)六氟磷酸鋰?yán)砘匦?，六氟磷酸鋰產(chǎn)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(chǎn)六氟磷酸鋰時均應(yīng)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(chǎn)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