背景技術(shù)

鋰離子電池高低溫循環(huán)性能的優(yōu)劣直接決定了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程及使用壽命。目前應(yīng)用最為廣泛的電解質(zhì)材料是六氟磷酸鋰，但是六氟磷酸鋰存在對(duì)水敏感、熱穩(wěn)定性差的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)能夠提升鋰離子電池電化學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性的新型電解質(zhì)鹽作為添加劑，能夠與六氟磷酸鋰配合使用，是提升鋰電池性能的重要研究方向。

二氟磷酸鋰，分子式LiPO2F2，白色粉末狀固體，熔點(diǎn)340℃，暴露于空氣中易吸收空氣中的水分并顯酸性。應(yīng)用于鋰離子電池領(lǐng)域，作為電解液添加劑可提高電池的循環(huán)性能及高溫存儲(chǔ)性能，同時(shí)能夠降低電池內(nèi)阻，并在電池正極形成保護(hù)膜，使得電池的循環(huán)性能得到明顯提升。

制備LiPO2F2的方法，根據(jù)原料來(lái)源主要分為兩大類，一類是二氟磷酸法，是指制備LiPO2F2的過(guò)程中使用二氟磷酸、二氟磷酸酐(P2O3F4)或二氟磷酸(HPO2F2)作為其目標(biāo)中間產(chǎn)物被制備進(jìn)而生產(chǎn)LiPO2F2的一類方法。該方法存在二氟磷酸和二氟磷酸酐不穩(wěn)定、毒性強(qiáng)、價(jià)格昂貴且難以獲得高純度的原料等缺點(diǎn)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。一類是六氟磷酸鋰法，該方法是指在制備LiPO2F2的過(guò)程中使用六氟磷酸鋰作為原料的一類方法，又分為六氟磷酸鋰水解法和六氟磷酸鋰直接反應(yīng)法。這類方法存在反應(yīng)不易控制，副反應(yīng)多、產(chǎn)品純度低等缺點(diǎn)。

綜上所述，雖然LiPO2F2的制備技術(shù)已經(jīng)被許多研究者所研究，但仍存在著許多的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)施產(chǎn)業(yè)化推廣。因此，亟待開(kāi)發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)高效、產(chǎn)品純度高的LiPO2F2制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種二氟磷酸鋰的制備方法。

本發(fā)明方面提供了一種二氟磷酸鋰的制備方法，包括以下步驟：

S1：在惰性氣氛下，將磷酸鋰置于有機(jī)溶劑中，向所述有機(jī)溶劑中通入五氟化磷氣體進(jìn)行反應(yīng)；

S2：將步驟S1的產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾，得到濾渣和濾液，所述濾液為二氟磷酸鋰溶液，將所述二氟磷酸鋰溶液減壓濃縮后，經(jīng)過(guò)結(jié)晶、過(guò)濾，得到第二濾渣和第二濾液，將所述第二濾渣干燥，即得所述二氟磷酸鋰。

步驟S1中：

有機(jī)溶劑有兩方面的作用。方面：溶解磷酸鋰，讓固相的磷酸鋰變?yōu)橐合?，增加物質(zhì)的比表面積(同一物質(zhì)，固相的比表面積小于液相，而氣相)，從而增加與五氟化磷氣體的接觸，加快反應(yīng)速率；第二方面：生成的二氟磷酸鋰溶于有機(jī)溶劑，而氟化鋰為不溶物析出。

惰性氣氛為氮?dú)狻?/p>

步驟S2中：

濾渣為副產(chǎn)物氟化鋰。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述磷酸鋰與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為1：(8～12)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中，磷酸鋰與五氟化磷的反應(yīng)式為：

PF5+Li3PO4→2LiPO2F2+LiF。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述有機(jī)溶劑選自酯類溶劑、醚類溶劑和醇類溶劑中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述酯類溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述醚類溶劑為乙醚、丙醚和乙二醇二甲醚中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述醇類溶劑為甲醇、乙醇中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述磷酸鋰和五氟化磷氣體的摩爾比為(1～1.05)：1。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述反應(yīng)的溫度為70～120℃，時(shí)間為1～2h。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S2中，所述減壓濃縮的溫度為35～70℃，所述減壓濃縮的壓力為-0.09～-0.1MPa。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，還包括在步驟S2之后，將所述第二濾液返回步驟S1中。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的一種二氟磷酸鋰的制備方法，至少具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的制備方法，以五氟化磷和磷酸鋰為原料，通過(guò)氣固一步反應(yīng)制備二氟磷酸鋰，工藝流程短、反應(yīng)效率高、副反應(yīng)少、產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高達(dá)99.99％，無(wú)三廢排放。

本發(fā)明的制備方法，工藝生產(chǎn)周期短，更易于產(chǎn)業(yè)化實(shí)施推廣。

二氟磷酸鋰的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

本例制備了二氟磷酸鋰，流程如圖1所示，具體步驟為：

S1：氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向帶機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、冷凝管的密閉容器中，加入360g碳酸二甲酯，30g磷酸鋰，開(kāi)啟攪拌，升溫至70℃后，持續(xù)通入五氟化磷氣體29g，氣體流速為0.2L/min，繼續(xù)反應(yīng)2h，反應(yīng)后得到含有二氟磷酸鋰的料漿；

S2：將步驟S1的產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾，得到6.7g氟化鋰產(chǎn)品和二氟磷酸鋰濾液，將二氟磷酸鋰濾液于35℃下，控制壓力-0.1MPa進(jìn)行減壓蒸餾，濃縮至原溶液質(zhì)量的2/3后停止蒸餾，經(jīng)降溫結(jié)晶、過(guò)濾、濾液循環(huán)利用，濾渣干燥得到42.5g二氟磷酸鋰產(chǎn)品。