專利名稱：六氟磷酸鋰的純化專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種六氟磷酸鋰的純化方法的專用裝置。
背景技術(shù)：
六氟磷酸鋰是外觀呈白色粉末狀或細(xì)小晶粒，易溶于DEC(碳酸二乙酯)、EC(碳酸乙烯酯)等有機(jī)溶劑中，化學(xué)穩(wěn)定性較好，與大多數(shù)有機(jī)和無機(jī)物不反應(yīng)，但又是有毒性的化學(xué)試劑，遇水分解變成酸，對(duì)肌體組織有腐蝕作用，不能直接接觸，必須儲(chǔ)存于氣密性容器內(nèi)，使用時(shí)必須在絕對(duì)濕度<10ppm的干燥氣氛下操作，防止分解。在過去的10多年中，六氟磷酸鋰一直是商品化鋰離子電池中使用的最主要的電解質(zhì)鋰鹽。六氟磷酸鋰作為鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽主要有以下優(yōu)點(diǎn)(1)它能夠在電極上， 尤其是碳負(fù)極上，形成適當(dāng)?shù)墓腆w電解質(zhì)相界面膜；(2)它能夠?qū)φ龢O集流體實(shí)現(xiàn)有效的鈍化，以阻止其溶解；(3)它有較寬廣的電化學(xué)穩(wěn)定窗口 ；(4)它在各種非水溶劑中有適當(dāng)?shù)娜芙舛群洼^高的電導(dǎo)率；(5)它有相對(duì)較好的環(huán)境友好性。雖然前人對(duì)各種結(jié)構(gòu)類型的電解質(zhì)鋰鹽進(jìn)行了廣泛的研究，但六氟磷酸鋰作為鋰離子電池技術(shù)中的主導(dǎo)電解質(zhì)鋰鹽的地位仍然是無法挑戰(zhàn)的。它能夠在碳負(fù)極上形成適當(dāng)?shù)墓腆w電解質(zhì)相界面膜和對(duì)Al集流體實(shí)現(xiàn)有效鈍化是其目前仍然主導(dǎo)著商品化鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽市場(chǎng)的主要原因。作為鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽的六氟磷酸鋰，其最重要的質(zhì)量參數(shù)除產(chǎn)品的純度外，主要是要求產(chǎn)品中含有較少的水和自由酸(以HF計(jì))。一般情況下，其至少具有以下質(zhì)量指標(biāo)(1)純度大于 99. 9% ；(2) H2O 含量小于 20ppm ；(3)!1 含量小于8(^口111。LiPF6通常以磷的鹵化物和LiF或LiCl為原料，采用無水氟化氫作溶劑進(jìn)行生產(chǎn)。 采用該工藝產(chǎn)品的結(jié)晶分離較容易，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，是目前較成熟的LiPF6生產(chǎn)工藝路線。如CN1339401A和CN1850592A都披露了，采用無水氟化氫、五鹵化磷、鹵化鋰為原料制備六氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝。CN1317445中則披露了，以五氟化磷和LiF為原料，以氟化氫為溶劑制備六氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝。但由于LiPF6生產(chǎn)中使用無水氟化氫作溶劑，LiPF6與HF易生成LiPF6*HF復(fù)合物， 導(dǎo)致LiPF6粗產(chǎn)品中通常都含有一定量的氟化氫。此外，由于生產(chǎn)LiPF6的原料中通常都含有微量的氧化物，在LiPF6的生產(chǎn)過程中會(huì)與氟化氫反應(yīng)生成水，而且無水氟化氫溶劑中通常也含有微量的水。因此，采用無水氟化氫生產(chǎn)LiPF6的生產(chǎn)工藝中，最終獲得的LiPFf^l 產(chǎn)品中含有一定量的水和氟化氫是不可避免的。因此，如何脫除LiPF6粗產(chǎn)品中的水和氟化氫，使其符合鋰離子電池工業(yè)的要求，是LiPF6生產(chǎn)中最關(guān)鍵的步驟之一。但LiPF6極易水解，而且熱穩(wěn)定性較差，這使LiPF6的純化變得非常困難。LiPF6最常用的純化方法主要熱真空干燥法和溶解重結(jié)晶法。溶解重結(jié)晶法就是將LiPF6在一定溫度下溶于乙醚、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中，離心除去不溶物，然后降低溫度，使LiPF6會(huì)從有機(jī)溶劑中重結(jié)晶出來，將過濾得到的LiPF6晶體經(jīng)過真空干燥后，獲得最終的產(chǎn)品，如CN1884046中就披露這一純化方法。但這一方法操作較為復(fù)雜，無法連續(xù)生產(chǎn)，且在使LiPF6得到純化的同時(shí)，重結(jié)晶產(chǎn)品會(huì)夾帶一定的有機(jī)溶劑，影響產(chǎn)品純度， 而且純化中使用大量有機(jī)溶劑導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高，因此很難應(yīng)用于LiPF6規(guī)模化生產(chǎn)。此外，CN1462722中披露一種使用酸性氣體脫除LiPF6中水分的方法，該法一方面無法脫除 LiPF6粗產(chǎn)品中的氟化氫，而且引入酸性氣體雜質(zhì)。相比于上述方法，熱真空干燥法也就是對(duì)LiPF6粗產(chǎn)品直接在真空狀態(tài)下加熱純化，是一種適宜于LiPF6規(guī)?；a(chǎn)的純化方式， 可避免溶解重結(jié)晶法中存在的LiPF6 二次污染的問題。熱真空干燥法存在的主要問題是如何避免加熱過程中LiPF6的分解和LiPF6粗產(chǎn)品的每一個(gè)顆粒都能充分暴露在真空氛圍中， 使其最終獲得的LiPF6產(chǎn)品中不存在氟化氫的夾雜問題，從而使LiPF6產(chǎn)品中氟化氫的含量小于80ppmo
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種針對(duì)采用熱真空干燥法脫除六氟磷酸鋰粗產(chǎn)品中的HF和水時(shí)存在的主要問題，提供一種高效、安全、生產(chǎn)連續(xù)好的六氟磷酸鋰的純化專
Ztd農(nóng)且ο本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種六氟磷酸鋰的純化專用裝置，其特征是包括依次由振動(dòng)反應(yīng)爐一壓縮機(jī) —NaF吸附柱一振動(dòng)反應(yīng)爐組成的氣體循環(huán)回路，Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱與氣體循環(huán)回路連接；所述振動(dòng)反應(yīng)爐包括支架，支架上裝振動(dòng)式反應(yīng)管，振動(dòng)式反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置裝物料的托盤，振動(dòng)式反應(yīng)管兩端分別設(shè)有與氣體循環(huán)回路的管路相通的連接口，振動(dòng)式反應(yīng)管的前部設(shè)置與螺旋進(jìn)料器出口相通的進(jìn)料口，振動(dòng)式反應(yīng)管的后部設(shè)置與卸料斗相接的出料口，螺旋進(jìn)料器宇加料斗相接，卸料斗與螺旋卸料器相接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，使用方便，高效、安全、生產(chǎn)連續(xù)好。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是振動(dòng)反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種六氟磷酸鋰的純化專用裝置，包括依次由振動(dòng)反應(yīng)爐一壓縮機(jī)一NaF吸附柱 —振動(dòng)反應(yīng)爐組成的氣體循環(huán)回路，Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱與氣體循環(huán)回路連接；所述振動(dòng)反應(yīng)爐包括支架12，支架上裝振動(dòng)式反應(yīng)管3，振動(dòng)式反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置裝物料的托盤， 振動(dòng)式反應(yīng)管兩端分別設(shè)有與氣體循環(huán)回路的管路相通的連接口，振動(dòng)式反應(yīng)管的前部設(shè)置與螺旋進(jìn)料器2出口相通的進(jìn)料口，振動(dòng)式反應(yīng)管的后部設(shè)置與卸料斗9相接的出料口， 螺旋進(jìn)料器與加料斗1相接，卸料斗與螺旋卸料器10相接。圖中還有可拆卸的電爐4、電動(dòng)機(jī)5、偏心輪6 (實(shí)現(xiàn)振動(dòng))、支撐反應(yīng)管的彈簧7、 波形管8、收受料斗11、調(diào)整螺栓13。[0020]使用時(shí)，首先將振動(dòng)反應(yīng)爐抽真空并反復(fù)使用干燥氮?dú)馇逑?，并預(yù)先對(duì)Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱進(jìn)行活化，并使冷凝器和分子篩吸附柱冷卻到-18(T-14(TC，裝配好氣體循環(huán)回路，Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱與氣體循環(huán)回路連接，同時(shí)向氣體循環(huán)回路中預(yù)先加入0. 06 MPa的干燥惰性氣體；在手套箱中于干燥惰性氣體保護(hù)下，向振動(dòng)反應(yīng)爐進(jìn)料斗中加入六氟磷酸鋰粗產(chǎn)品，此物料含游離酸HF600ppm和水lOOppm，啟動(dòng)振動(dòng)反應(yīng)爐，同時(shí)向氣體循環(huán)回路中注入干燥惰性氣體和氟氣的混合氣體，通過控制振動(dòng)反應(yīng)爐的螺旋進(jìn)料器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率(螺旋進(jìn)料器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為10轉(zhuǎn)/分鐘)和進(jìn)料時(shí)間控制六氟磷酸鋰粗產(chǎn)品的加入速度和量；啟動(dòng)壓縮機(jī)，使干燥惰性氣體和氟氣的混合氣體循環(huán)，至氣體循環(huán)回路中的壓力位0. 09MPa,保持氣體循環(huán)2小時(shí)，而后通過Al2O3吸附柱對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，再通過分子篩吸附柱對(duì)氣體循環(huán)回路進(jìn)行抽真空，至振動(dòng)反應(yīng)爐內(nèi)的壓力小于KT5Pa時(shí)，停止抽真空并保持6小時(shí)，并最后向氣體循環(huán)回路中重新注入干燥惰性氣體，卸料，即完成對(duì)六氟磷酸鋰粗產(chǎn)品的純化。經(jīng)產(chǎn)品取樣分析六氟磷酸鋰的純度為99. 93%，游離酸HF含量為 76ppm，水的含量為12ppm。所述氣體循環(huán)回路依次由振動(dòng)反應(yīng)爐一壓縮機(jī)一NaF吸附柱一振動(dòng)反應(yīng)爐組成。所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，其純度高?9. 9%，水分含量小于20ppm。干燥惰性氣體和氟氣的混合氣體中干燥惰性氣體的質(zhì)量含量為95-97%，氟氣的質(zhì)量含量為3-5%。真空系統(tǒng)采用分子泵?；旌蠚怏w通入振動(dòng)反應(yīng)爐時(shí)，振動(dòng)反應(yīng)爐裝置內(nèi)的壓力小于0. 15 MPa ；純化過程中振動(dòng)反應(yīng)爐的溫度在80-100°C之間。
權(quán)利要求1. 一種六氟磷酸鋰的純化專用裝置，其特征是包括依次由振動(dòng)反應(yīng)爐一壓縮機(jī) —NaF吸附柱一振動(dòng)反應(yīng)爐組成的氣體循環(huán)回路，Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱與氣體循環(huán)回路連接；所述振動(dòng)反應(yīng)爐包括支架，支架上裝振動(dòng)式反應(yīng)管，振動(dòng)式反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置裝物料的托盤，振動(dòng)式反應(yīng)管兩端分別設(shè)有與氣體循環(huán)回路的管路相通的連接口，振動(dòng)式反應(yīng)管的前部設(shè)置與螺旋進(jìn)料器出口相通的進(jìn)料口，振動(dòng)式反應(yīng)管的后部設(shè)置與卸料斗相接的出料口，螺旋進(jìn)料器宇加料斗相接，卸料斗與螺旋卸料器相接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種六氟磷酸鋰的純化專用裝置，包括依次由振動(dòng)反應(yīng)爐→壓縮機(jī)→NaF吸附柱→振動(dòng)反應(yīng)爐組成的氣體循環(huán)回路，Al2O3吸附柱和分子篩吸附柱與氣體循環(huán)回路連接；所述振動(dòng)反應(yīng)爐包括支架，支架上裝振動(dòng)式反應(yīng)管，振動(dòng)式反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置裝物料的托盤，振動(dòng)式反應(yīng)管兩端分別設(shè)有與氣體循環(huán)回路的管路相通的連接口，振動(dòng)式反應(yīng)管的前部設(shè)置與螺旋進(jìn)料器出口相通的進(jìn)料口，振動(dòng)式反應(yīng)管的后部設(shè)置與卸料斗相接的出料口，螺旋進(jìn)料器宇加料斗相接，卸料斗與螺旋卸料器相接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，使用方便，高效、安全、生產(chǎn)連續(xù)好。
文檔編號(hào)C01B25/455GK201981007SQ201120058049
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者周新基, 莊全超, 朱建軍, 秦銀平, 鄭曉兵 申請(qǐng)人:江蘇九九久科技股份有限公司