二氟磷酸锂的合成方法

背景技术

近年来，受智能设备如手机、平板电脑快速发展，小型锂电池市场份额迅速增长， 此外，电动汽车技术日益完善，大型锂电池的市场需求也逐步释放，预计未来几年，锂电池 将保持增长趋势。锂电池多数是二次电池，其稳定性差、耐低温性不好、循环特性不良是其 快速发展的主要技术难点，已研究证明二氟磷酸锂做电解液能有效改善上述锂电池缺点。 

现有技术中，关于二氟磷酸锂的生产合成方法有以下几种：

 1) 以Li2CO3和LiPF6或五氟化磷反应制备二氟磷酸锂，会产生难以分离的氟化锂杂质； 

2) 以P4O10和LiF进行固固反应合成二氟磷酸锂，反应不易控制，副产多，收率低； 

3) 利用Li3PO4和PF5反应合成二氟磷酸锂，对设备要求高，副产较多且不易分离； 

4) 利用LiPF6水解制备二氟磷酸锂，该反应不容易控制，会产生LiPO4F、HF、HPO2F2等影 响电池性能的不纯物，而且不易提纯，很难获得高纯度产品； 

5) 利用有机锡氟化物与二氯磷酸锂置换反应制备二氟磷酸锂，但原料三甲基氟化锡不 易获取。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种原料易得、操作方 便、产品纯度高的二氟磷酸锂的合成方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该二氟磷酸锂的合成方法，其特征 在于，制备步骤为：

 1) 常温下分别将内P2O5、含锂无机盐和干燥的有机溶剂加入到密闭的反应釜，密封搅拌 并降温至-50~-30 °C，再用干燥惰性气体置换爸内气氛三次，待爸内水分含量小于1ppm后， 升温至95°C〜105°C，升压至0-7 MPa〜0-85MPa;再通入POF3,搅拌下反应5〜15小时，反应温 度为60°C〜180°C，反应压力为0-5 MPa〜2.5MPa;所述POF3与P2O5和含锂无机盐的摩尔比为 1:0〜1.5:1〜5; 

2) 然后将反应釜温度降到室温并卸压后过滤，得到滤液，减压蒸馏除去溶剂，剩下的固 体重结晶后过滤得到晶体，真空干燥后即得。

本发明公开了一种二氟磷酸锂的合成方法，利用三氟氧磷与含锂无机盐反应在有 机溶剂的存在下于干燥气氛中进行加成反应生成二氟磷酸锂。本发明原料易得，操作方便， 产品纯度高，对环境压力小。解决了现有技术制备二氟磷酸锂时:产物提取困难，收率不高， 副产不易剔除，产品纯度不高的缺点。

优选的，所述的含锂无机盐为无水LiF或LiOH。

该发明反应方程式为； 方法一 3LiF+POF3+P2O5 — 3LiPO2F2 

方法二 LiOH+POF3 — LiPO2F2+HF 丁 也可以是LiCO3。

优选的，所述的干燥惰性气体为水含量小于1ppm的氮气、氩气或氦气。

优选的，所述的有机溶剂为醚类有机溶剂、腈类有机溶剂、碳酸酯有机溶剂中的一 种或两种以上的任意比例的混合溶剂。优选的有机溶剂为本发明提供合适的反应环境。优选的，所述的醚类有机溶剂为甲醚、乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇 二甲醚、二甘醇二甲醚、苯甲醚、苯乙醚、四氢呋喃中的一种或两种以上的任意比例的混合 溶剂。优选的醚类有机溶剂能够独自或配合其他溶剂为本发明提供合适的反应环境，保证 反应进程，得到纯度更高的产品。

优选的，所述的腈类有机溶剂为乙腈、丙腈、丁腈中的一种或两种以上的任意比例 的混合溶剂。优选的腈类有机溶剂能够独自或配合其他溶剂为本发明提供合适的反应环 境，保证反应进程，得到纯度更高的产品。

优选的，所述的碳酸酯有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙 烯酯中的一种或两种以上的任意比例的混合溶剂。优选的碳酸酯有机溶剂能够独自或配合 其他溶剂为本发明提供合适的反应环境，保证反应进程，得到纯度更高的产品。

优选的，所述的有机溶剂为吡陡、三乙胺、甲基丙基胺、乙基丙基胺中的一种或两 种以上的任意比例的混合溶剂。优选的有机溶剂能够使反应速率更快，原料转化率更高。

优选的，所述的P0F3和含锂无机盐的摩尔比为1:1.3〜3。在优选的溶剂环境下，对 POF3和含锂无机盐的的摩尔比进行优化，能够在保证高收率的前提下，加快反应效率。

优选的，所述的反应温度为95°C〜105°C，反应压力为0.7Mpa〜0.9Mpa，反应时间为 5〜7小时。对反应温度进行进一步优化后，保证反应的反应速率和原料转化率达到状。

与现有技术相比，本发明的一种二氟磷酸锂的合成方法所具有的有益效果是:本 发明公开了一种二氟磷酸锂的合成方法，利用三氟氧磷与含锂无机盐反应在适当有机溶剂 的存在下于干燥气氛中进行加成反应生成二氟磷酸锂。反应前现在较低的温度下对含锂无 机盐进行预处理，然后调节反应的工艺条件，使得三氟氧磷与含锂无机盐能够以较高的转 化率得到纯度大的二氟磷酸锂产品。本发明原料易得，操作方便，产品纯度高，对环境压力 小。解决了现有技术制备二氟磷酸锂时:产物提取困难，收率不高，副产不易剔除，产品纯度 不高的缺点。本发明条件温和，没有副反应出现，工艺过程简单，对设备和环保的要求低，产 物易分离提取，水分及游离氯值较低，所得产品纯度高。

具体实施方式

 在密闭的不镑钢反应爸中，常温下分别P2O5、LiF和干燥的四氯呋喃加入到反应爸，密封搅拌，降温至-40°C，用水含量小于1ppm的氮气、氩气或氦气置换釜内气氛三次，待釜内水分含量小于1ppm后，升温至100°C，升压至0.8MPa，通入POF3，搅拌下反应5时，反应温度 为100°C，反应压力为0.8MPa;P0F3与P2O5和LiF的摩尔比为1:1.2:1.7;然后将反应釜温度降 到室温，卸压后经过滤除去不溶物，得到一淡黄色透明滤液，减压蒸馏除去溶剂，剩下的固 体用新鲜干燥的乙腈在低温下重结晶，过滤得到晶体，40°C下经真空干燥后得到LiPO2F2结 白色粉末固体，水分≤10ppm，色度≤20号，LiF%≤0.02%，纯度为99.7%。