六氟磷酸鉀用作鋰電池電解液的技術(shù)現(xiàn)狀

來源：存能電氣  日期：2019-07-15 13:09  瀏覽量：次

　　六氟磷酸鉀用作鋰電池電解液的技術(shù)現(xiàn)狀。鋰電池電解液核心材料六氟磷酸鋰(LiPF6)的研究，一直是業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)。六氟磷酸鋰的合成方法主要有氣-固反應(yīng)法、氟化氫(HF)溶劑法、有機(jī)溶劑法和離子交換法等。工業(yè)上，氟化氫溶劑法為主，有機(jī)溶劑法次之。

　　六氟磷酸鉀用作鋰電池電解液的技術(shù)現(xiàn)狀

　　1.氣-固反應(yīng)法

　　氣-固反應(yīng)法是較早的合成方法之一。該方法是將經(jīng)無水氟化氫(HF)處理后的多孔氟化鋰(LiF)固體或LiF納米顆粒，在高溫高壓條件下和五氟化磷(PF5)氣體反應(yīng)，直接制得產(chǎn)物L(fēng)iPF6固體。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，易于操作，設(shè)備要求不高，但至今未應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。其根本原因在于傳質(zhì)困難，這是該方法難以克服的一個(gè)重要問題。

　　2.離子交換法

　　六氟磷酸的鈉、鉀、銨以及有機(jī)胺鹽性質(zhì)較為穩(wěn)定，便于通過多種方法進(jìn)行純化。所謂離子交換法，就是用這些穩(wěn)定的六氟磷酸鹽的高純物與含鋰化合物在有機(jī)溶劑中通過離子交換反應(yīng)制得LiPF6的一種方法。常用的鋰鹽有氯化鋰、溴化鋰、高氯酸鋰、硝酸鋰及醋酸鋰等。

　　3.溶劑法

　　為克服氣-固反應(yīng)法的不足，人們研發(fā)出了溶劑法。溶劑法有無機(jī)溶劑法和有機(jī)溶劑法兩類。有機(jī)溶劑法：有機(jī)溶劑法的制備過程與氟化氫溶劑法相似，其制備不同點(diǎn)在于，有機(jī)溶劑制備的產(chǎn)品純度只有90％~95％，產(chǎn)品易吸附有機(jī)溶劑，進(jìn)一步脫除比較困難且不易生產(chǎn)固體六氟磷酸鋰。

　　目前，六氟磷酸鉀用合成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但其技術(shù)擴(kuò)散速度明顯加快，并呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。從技術(shù)層面來講，開發(fā)應(yīng)用新的磷源，是氟化氫溶劑法技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一。另一個(gè)值得注意的新動(dòng)向是，國內(nèi)外一些企業(yè)和研究單位已著手研發(fā)用廉價(jià)的無機(jī)鋰鹽和六氟氫酸鹽合成六氟磷酸鋰技術(shù)，而如何有效地重復(fù)利用廢舊電池中的有價(jià)值物質(zhì)未來會(huì)成為新的熱點(diǎn)之一。

　　六氟磷酸鋰的生產(chǎn)技術(shù)門檻較高，尤其是高純晶體六氟磷酸鋰的生產(chǎn)?？梢哉f，六氟磷酸鋰作為鋰電池行業(yè)尖端材料，無愧于電解液的靈魂之稱。六氟磷酸鋰電池性質(zhì)十分不穩(wěn)定，60℃左右發(fā)生分解，也極易潮解，一般六氟磷酸鉀產(chǎn)品制備時(shí)要在無水氟化氫、低烷基醚等非水溶劑中進(jìn)行。

　　而且六氟磷酸鋰若往鋰離子電池和動(dòng)力鋰電池方向發(fā)展，對(duì)其純度、穩(wěn)定性、一致性要求非常高。同時(shí)，六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程涉及低溫、強(qiáng)腐蝕、無水無塵等苛刻工況條件，工藝難度極大。因此，預(yù)計(jì)今后較長一段時(shí)間內(nèi)，六氟磷酸鋰仍然是大規(guī)模使用的唯一電解質(zhì)鹽分，其唯一性主要取決于組成的鋰、磷、氟三種元素。

　　六氟磷酸鋰作為鋰電池電解液生產(chǎn)的最基礎(chǔ)材料，容易被忽略，但是其粒度分布、雜質(zhì)含量卻制約著鋰電池的發(fā)展，尤其是對(duì)于雜質(zhì)含量，諸如納、鉀、鐵等金屬元素以及硫酸根、硝酸根等都要求在十萬分之一（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以下，這使得業(yè)界不得不對(duì)六氟磷酸鋰的生產(chǎn)工藝優(yōu)化及其原料純化技術(shù)投入更多資金。

　　六氟磷酸鋰是電解液成分最重要的組成部分，約占到鋰電池電解液總成本的43%。氟化工行業(yè)中，雖然傳統(tǒng)產(chǎn)品同比降幅明顯，但高端產(chǎn)品需求增長保持了強(qiáng)勁勢(shì)頭。尤其是六氟磷酸鋰產(chǎn)銷繼續(xù)保持良好態(tài)勢(shì)。隨著未來新能源領(lǐng)域的持續(xù)擴(kuò)張，六氟磷酸鋰望迎來持續(xù)爆發(fā)。未來其它的新型鋰鹽有望取代六氟磷酸鋰。

　　六氟磷酸鉀作為鋰離子電池電解質(zhì)，主要用于鋰離子動(dòng)力電池、鋰離子儲(chǔ)能電池及其他日用電池，同時(shí)是近中期不可替代的鋰離子電池電解質(zhì)。