六氟磷酸锂一直是商品化锂离子电池中使用的主要电解质锂盐,它能够在碳负极上形成适当的固体电解质相界面膜和对Al集流体实现有效钝化是其目前仍然主导着商品化锂离子电池电解质锂盐市场的主要原因。作为锂离子电池电解质锂盐的六氟磷酸锂,其重要的质量参数除产品的纯度外,主要是要求产品中含有较少的水和自由酸(以HF计)。一般情况下,其至少具有以下质量指标:
(1) 纯度大于99.9%;
(2) H2O含量小于20ppm;
(3) HF含量小于80ppm。
LiPF6通常以磷的卤化物和LiF或LiCl为原料,采用无水氟化氢作溶剂进行生产。采用该工艺产品的结晶分离较容易,易于实现工业化,是目前较成熟的LiPF6生产工艺路线。但如何脱除LiPF6粗产品中的水和氟化氢,使其符合锂离子电池工业的要求,是LiPF6生产中关键的步骤之一。但LiPF6极易水解,而且热稳定性较差,这使LiPF6的纯化变得非常困难。
六氟磷酸锂现有过滤干燥工艺分析
(1) 过滤:合成结束后液体经过滤去除少量不溶性杂质(主要为氟化锂带入的少量钙、铁离子形成的磷酸盐类),进入合成液储槽,过滤为重力自然过滤,然后合成液使用泵通过不锈钢管道输送到晶析槽,此工序产生滤渣。过滤液中溢出的少量HF进入废气。
(2) 冷却、结晶-放液
结晶采取静止结晶的方法,在-20℃条件下六氟磷酸锂冷却结晶。结晶结束后,进行固液分离,分离后母液送母液储槽循环使用。冷却、结晶及放液过程中溢出的少量 HF 进入废气。
(3) 母液分离、预干燥 (带过滤功能的双锥干燥机)
母液由晶析槽通过密闭管道进入带过滤功能的双锥干燥机,通入氮气产生正压,使固液分离,再进行初次干燥。
(4) 结块物料粉碎(粉碎机)
将初次干燥完成的六氟磷酸锂晶体通过一次分级机送至盛放晶体的移动容器内,移动容器内的六氟磷酸锂晶体在氮封保护下进入粉碎机,粉碎至目标粒径。
(5) 二次干燥(双锥干燥机或耙式干燥机)
粉碎后的六氟磷酸锂晶体直接进入干燥机,在氮封保护下用85℃热水(夹套)进行加热干燥。干燥过程由氮气带出的少量微粉通过微粉收集器收集后回用,未收集的部分进入废气。
(6) 分级包装
在氮封保护下干燥后的六氟磷酸锂晶体进入振动分级筛,合格的产品在氮封保护下进行包装。
年产5000吨六氟磷酸锂现有过滤干燥工艺 设备清单
六氟磷酸锂现有过滤干燥工艺 存在问题
(1) 常规精制工艺需过滤机、粉碎机、干燥机等,各自的都有配套装置,造价贵,占地面积大;
(2) 工序多、设备多、设备结构简单,操作繁琐,生产劳动强度极大。
(3) 整套装置处于不能完全正常操作或劳动强度大,生产周期长、能耗大、效率低影响产品质量。
(4) 物料转移困难、劳动强度大,还易造成物料的流失和浪费。
(5) 物料需多次转序,易造成叉交污染,难以满足全密闭要求;
(6) 对于易燃易爆、有毒剧毒的物料,存在安全隐患。