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)界的一個熱點。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、有機溶劑法和離子交換法等。工業(yè)上，氟化氫溶劑法為主，有機溶劑法次之。

　　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重要問題。

　　2.離子交換法

　　六氟磷酸的鈉、鉀、銨以及有機胺鹽性質(zhì)較為穩(wěn)定，便于通過多種方法進行純化。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。溶劑法有無機溶劑法和有機溶劑法兩類。有機溶劑法：有機溶劑法的制備過程與氟化氫溶劑法相似，其制備不同點在于，有機溶劑制備的產(chǎn)品純度只有90％~95％，產(chǎn)品易吸附有機溶劑，進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)擴散速度明顯加快，并呈現(xiàn)出新的趨勢。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)展的趨勢之一。另一個值得注意的新動向是，國內(nèi)外一些企業(yè)和研究單位已著手研發(fā)用廉價的無機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值物質(zhì)未來會成為新的熱點之一。

　　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)。可以說，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)品制備時要在無水氟化氫、低烷基醚等非水溶劑中進行。

　　而且六氟磷酸鋰若往鋰離子電池和動力鋰電池方向發(fā)展，對其純度、穩(wěn)定性、一致性要求非常高。同時，六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程涉及低溫、強腐蝕、無水無塵等苛刻工況條件，工藝難度極大。因此，預(yù)計今后較長一段時間內(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)量分數(shù)）以下，這使得業(yè)界不得不對六氟磷酸鋰的生產(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勁勢頭。尤其是六氟磷酸鋰產(chǎn)銷繼續(xù)保持良好態(tài)勢。隨著未來新能源領(lǐng)域的持續(xù)擴張，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)，主要用于鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池及其他日用電池，同時是近中期不可替代的鋰離子電池電解質(zhì)。