氟化鋰為一種重要的無機(jī)氟材料，分子式為LiF，常溫下觀察為白色粉末，屬于難溶物質(zhì)。因其出色的物理化學(xué)性能，已被廣泛的應(yīng)用在鋁、陶瓷、光學(xué)等行業(yè)。
氟化鋰的應(yīng)用[1-2]
(1)鋰電池：電池級氟化鋰是生產(chǎn)鋰離子電池常用電解質(zhì)（六氟磷酸鋰）的必要原料之一。近年來，六氟磷酸鋰(LiPF6)被選定為鋰離子二次電池(利用化學(xué)反應(yīng)的可逆性，可以組建成一個新電池，即當(dāng)一個化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能之后，還可以用電能使化學(xué)體系修復(fù)，然后再利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，所以叫二次電池)的電解質(zhì)，六氟磷酸鋰被溶于某些有機(jī)溶劑中形成鋰離子二次電池的電解液。
(2)鋁電解：工業(yè)級的氟化鋰主要用于鋁電解電解液及稀土電解的添加劑，在鋁電解中加入氟化鋰可以有效的降低電解質(zhì)熔點(diǎn)和粘度，提高電導(dǎo)率和電流效率，從而加快鋁的生產(chǎn)，降低成本，同時還可以改善碳陽極的潤濕性。
(3)陶瓷工業(yè)及助熔劑：在陶瓷中加入氟化鋰，可減低陶瓷的燃燒溫度和改善其抗驟冷驟熱性能。也可用作鋁和鋁合金焊接的助熔劑組份；在原子能工業(yè)中用作中子屏蔽材料，熔鹽反應(yīng)堆中用作溶劑。
(4)光學(xué)材料：隨著科技的不斷發(fā)展及一些新興領(lǐng)域的出現(xiàn)，ZBLAN超低損耗遠(yuǎn)距離通訊光纖材料對過渡金屬及氧化物含量極低的高純氟化鋰需求越來越大，高純氟化鋰還可用于制造氟化玻璃及X射線單色儀的折射元件。由于氟化鋰晶體在真空紫外波段的透過率是已知材料中最高的，因而被用作紫外波段的窗口材料。通過氟化鋰晶體著色還可以獲得色心比較穩(wěn)定、均勻的氟化鋰色心激光晶體，其具有很好的光譜特性，是最有前途的飛秒脈沖激光器和近紅外可調(diào)諧激光器。氟化鋰晶體還是電子探針、熒光分析儀和大型光學(xué)儀器中不可缺少的分光晶體元件。
氟化鋰的制備方法[1-4]
按照氟化鋰產(chǎn)品純度含量及所含雜質(zhì)的多少，可將其分為工業(yè)級氟化鋰和高純氟化鋰兩大類，所采用的制備方法也有很大差異。
工業(yè)級氟化鋰的生產(chǎn)方法
根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，工業(yè)級氟化鋰的生產(chǎn)可分為中和法和復(fù)分解法。
(1)中和法
目前工業(yè)生產(chǎn)多采用中和法,它主要是將固體碳酸鋰或氫氧化鋰加入氫氟酸溶液中，使之反應(yīng)析出氟化鋰，經(jīng)過濾、千燥，在鉑皿或鉛皿中蒸發(fā)至干制得。此種生產(chǎn)方法制備的氟化鋰，雖然操作簡單，但存在所需設(shè)備造價高，能量消耗高，反應(yīng)率低，產(chǎn)品主含量低、雜質(zhì)含量過高等缺點(diǎn)。
(2)復(fù)分解法
復(fù)分解法生產(chǎn)工業(yè)級氟化鋰，主要是由氟化銨與碳酸鋰或氫氧化鋰進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，得到氟化鋰，反應(yīng)流程如下圖1-1。
將氟化銨與氫氧化鋰或是碳酸鋰分別溶于水中，分別預(yù)熱至60~90℃后于反應(yīng)器中混合，加熱攪拌進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)一定時間后析出氟化鋰固體，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后得到氟化鋰產(chǎn)品。此種工藝流程簡單，易于操作控制，相比于中和法，設(shè)備投入低，體系中液體對設(shè)備腐蝕小，原料成本也較低。
高純氟化鋰的制備方法
根據(jù)對原料是否除雜及除雜方式的不同，高純氟化鋰的制備可分為直接制備法、離子交換法和萃取法。
(1)直接制備法
直接制備法是早期制備高純氟化鋰的主要方法，主要以氫氟酸(也有人采用BrF3)為氟源，Li2CO3、LiCl、Li2SO4等為鋰源。以強(qiáng)氧化劑BrF3為氟源會產(chǎn)生有害氣體Cl2及BrCl，使這種方法的應(yīng)用受到很大的限制；以氫氟酸為氟源，Li2CO3為原料制備工業(yè)級氟化鋰是最常用的方法，這種方法原理簡單，但對反應(yīng)器的耐腐蝕性及固體Li2CO3的質(zhì)量要求很高，且生成LiF顆粒粒度分布極不均勻。
雖然直接制備法的工藝存在很多缺點(diǎn)，但制得的LiF產(chǎn)品也基本滿足了當(dāng)時對高純LiF的要求。但隨著對LiF質(zhì)量要求的日益提高，特別是對一些過渡金屬元素雜質(zhì)含量要求的日益嚴(yán)格，這些方法已有被淘汰的趨勢，但其制備原理對制備高純LiF仍有指導(dǎo)作用。
(2)離子交換法
離子交換主要是根據(jù)離子交換樹脂的選擇性,將過渡金屬及其氧化物留在離子交換樹脂的一側(cè)，以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)離子的分離，其具體的方法如下：
鋰鹽溶于水后(不可溶的鋰鹽應(yīng)先將其轉(zhuǎn)化為可溶性的鋰鹽，如將碳酸鋰轉(zhuǎn)化為溶解性較好的碳酸氫鋰)，將其水溶液經(jīng)過離子交換樹脂，通過樹脂濾去雜質(zhì)離子，然后將經(jīng)過離子交換的鋰鹽加入到HF等氟源中進(jìn)行反應(yīng)制備高純氟化鋰。
巴斯夫公司及I.V. Shemjakina報道了以離子交換法提純Li2CO3的工藝，包括以下主要步驟：1)將Li2CO3分散于水中，引入CO2使其轉(zhuǎn)化為可溶性的LiHCO3；2)將該溶液通過一個離子交換劑固定床，以除去雜質(zhì)金屬離子；3)在連續(xù)攪拌下，滴加該溶液到過量10%~30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氫氟酸中；4)反應(yīng)完成后，經(jīng)洗滌、干燥得到純度>99.8%的LiF, w(水分)<0.01%。用離子交換法對去除過渡金屬離子雖有一定的改進(jìn)，但仍達(dá)不到10-9級的要求。
總的來說，通過離子交換法可以提高原料的純度,從而提高氟化鋰產(chǎn)品的純度，但離子交換法在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的費(fèi)液，致使環(huán)保壓力大。
(3)萃取法
萃取法主要是根據(jù)過渡金屬及其氧化物在萃取劑與水中溶解度的差異，將原料中的過渡金屬及其氧化物留在萃取劑中，以達(dá)到原料除雜的目的，其具體的方法如下：
將水溶性鋰鹽溶于水中，調(diào)節(jié)pH值，再加入萃取劑，在一定條件下進(jìn)行萃取，分液后，將經(jīng)萃取的鋰鹽加入到HF等氟源中進(jìn)行反應(yīng)制備高純氟化鋰。
日本的小林健二采用雙硫腙/CCl4、二甲基乙二肟/乙醇體系來處理鋰鹽中的過渡金屬;國內(nèi)的劉妙根等研究了用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨(APDC)/甲基異丁酮(MIBK)來萃取鋰鹽溶液中過渡金屬的方法。這些萃取方法可以有效的減少鋰源中各金屬雜質(zhì)的含量，得到雜質(zhì)含量很低的高純氟化鋰產(chǎn)品，但萃取法對萃取劑的選擇、萃取濃度、萃取時間、被萃取液的pH值等條件要求比較苛刻，同時反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的廢液，環(huán)保壓力很大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
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