六氟磷酸镁的合成与应用

研究背景

电解液被称为二次电池的“血液”，其中电解质盐是电解液的重要组成部分。六氟磷酸盐是一类重要的电解质盐，阴离子基团六氟磷酸根由氟和磷元素组成，金属阳离子包括锂、钠、钾、镁等。其中，六氟磷酸锂已广泛用于目前的商用锂离子电池。近年来，随着锂原材料价格的日益高涨，锂离子电池成本也不断攀升，为满足基于钠、钾、钙、镁等金属离子的新型低成本电池体系的发展，六氟磷酸钠、六氟磷酸钾、六氟磷酸钙、六氟磷酸镁等电解质盐的制备成为研究热点^[1]。

合成方法

以目前主流的六氟磷酸锂的制备方法为例，其采用HF无机溶剂法，将LiF溶于无水HF中，通入高纯PF₅气体，反应结束后除去多余的HF，分离干燥即得到六氟磷酸锂产品。该制备过程中无水条件要求苛刻，大量酸的使用对设备腐蚀严重，同时HF严重危害生物体与环境。随后采用醚类、酯类、腈类有机溶剂如碳酸乙烯酯、碳酸二乙烯酯、乙腈等作为反应媒介溶剂替代强腐蚀性的无水HF制备六氟磷酸锂，但是仍然存在PF₅气体与溶剂发生副反应，导致六氟磷酸锂的纯度偏低，提纯难度大等问题。同样的方法用于制备六氟磷酸钠、六氟磷酸镁等六氟磷酸盐时，依然存在对设备气密性、防腐蚀性能等要求高，以及使用对环境和生物体有害的无水HF和PF₅气体等为原材料，这样有悖于绿色发展理念。因此，基于大量实验，唐永炳等人提出一种新的六氟磷酸盐的制备方法，包括如下步骤：将六氟磷酸铵与含金属元素的物料源溶于溶剂中得到混合溶液；其中，含金属元素的物料源选自金属元素对应的金属单质，金属碳酸盐，金属硝酸盐，金属硫酸盐和金属氢氧化物中的至少一种，且金属元素选自锂，钠，钾，钙，镁和钡中的一种；将混合溶液进行搅拌反应，得到含有六氟磷酸盐的反应液；将含有六氟磷酸盐的反应液进行去溶剂处理，得到六氟磷酸镁等六氟磷酸盐。该合成方法具有绿色，低成本，高效的特点，在电解质盐制备工艺技术领域中具有很好的应用前景^[1]。

应用

文献报道了一种高镁锂比卤水提锂的新型共萃体系，由萃取剂及共萃取剂构成。其中，共萃取剂为六氟磷酸钾，六氟磷酸钠，六氟磷酸镁，六氟磷酸钙，氟硼酸钾，氟硼酸钠，氟硼酸镁，氟硼酸钙中的一种或两种以上的混合物。使用该高镁锂比卤水提锂的新型共萃方法包括萃取，反萃取，沉淀去镁及沉淀得锂(具体流程如下图)，对镁锂比大于100的卤水，在萃取与反萃取步骤之间增加洗脱步骤。该发明工艺流程简单，锂提取率较高，有效的降低了卤水镁锂比，较传统的三氯化铁萃取体系具有明显优势，可应用于盐湖卤水提锂，尤其适于解决高镁锂比盐湖卤水提锂困难的问题^[2]。

此外，文献还公开了一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用。相应性能改性剂由镁质增强剂，有机分散溶剂，激发催化剂，增韧增强纤维素组成。其中镁质增强剂由水杨酸镁，酒石酸镁(五水)与六氟磷酸镁组成，有机分散溶剂由环戊基三乙氧基硅烷与茜素氨羧络合剂组成，激发催化剂由四丁基六氟磷酸铵与庚烷磺酸钠按组成，增韧增强纤维素由根瘤菌属纤维素与土壤杆菌属纤维素组成。经上述性能改性剂改性的硅酸镁基胶凝材料流动性能，早期力学性能得到了显著提升，干燥收缩性能得到了显著降低。这对硅酸镁基胶凝材料在水泥混凝土制品上的应用有着重要意义^[3]。

参考文献

[1]唐永炳,刘备,蒋春磊,等.六氟磷酸盐的制备方法:CN202210879679.0[P].

[2]邓天龙,张楠,高道林,等.一种高镁锂比卤水提锂的新型共萃体系及其共萃方法:CN201410604155.6[P].

[3]李悦,郑星远,林辉.一种硅酸镁基胶凝材料性能改性剂的制备方法及应用:CN202310343954.1[P].