六氟磷酸锂高浓度有机废水的预处理工艺研究

采用多级萃取-曝气蒸馏-非均相臭氧催化氧化联合工艺处理六氟磷酸锂高浓度有机废水,考察了该组合工艺处理该废水的可行性,探讨了多级萃取、曝气蒸馏等试验参数对处理效果的影响。结果表明,在萃取相与萃余相体积比为1∶10、3级萃取、每级萃取1.5 h的条件下,六氟磷酸锂废水COD的质量浓度从93440 mg/L降至2372 mg/L以下;再经过曝气蒸馏1 h后,馏出液与总溶液体积比为7.8%时,蒸馏后出水COD的质量浓度降至495 mg/L;曝气蒸馏出水再经过非均相臭氧催化氧化后,废水COD的质量浓度降至100 mg/L。该组合工艺对COD的去除率达到99.9%,预处理后的废水可满足后续处理单元的要求。

有机溶剂法制备六氟磷酸锂实验研究

以六氟磷酸钾和氯化锂为原料,乙腈为溶剂,经混合反应、重结晶、真空条件下拆解制备六氟磷酸锂。对制备、重结晶以及拆解过程产物进行X射线衍射分析,傅里叶红外光谱分析等,分析游离酸含量过高的原因,改进了实验方法。实验结果表明,制备六氟磷酸锂过程中原料的微量水分在旋蒸后增加是产品酸值过高的原因,六氟磷酸锂产品纯度达到商用标准。

六氟磷酸锂不溶物检测方法的优化及应用

碳酸二甲酯(DMC)不溶物含量是检验六氟磷酸锂(LiPF6)质量的重要指标之一,传统的检测方法会受到环境等诸多因素的影响,导致DMC不溶物检测含量过高,直接影响电解液的色度及装置中滤芯的更换频次。本文通过调整无任何防护措施检测环境转变为手套箱密闭环境,并通过充惰性气体的方式隔绝空气中水分对检测的干扰,以及通过优化溶解手段,使用超声波辅助溶解方式代替传统磁力搅拌方式用于实际样品测试。结果表明,使用超声波溶解和隔绝气体环境法检测DMC不溶物含量较传统检测方法的检测结果降低10%,且在同样检测条件下,缩短滤膜干燥时间,使检测时间缩减30%左右,该法的加标回收率在94.51%~104.47%之间,表明该方法具有更精准的结果以及大幅度提高检测效率等优点。

六氟磷酸锂副产含氟盐酸连续脱氟技术的开发与实践

含氟盐酸是六氟磷酸锂的副产物,氟的脱除是其回收利用的关键。在分析间歇脱氟工艺的问题与不足的基础上,提出了连续脱氟技术。连续脱氟技术明显地改善了脱氟过程的自动化程度、品质、产能及环境等,从而实现了盐酸中氟质量浓度由55 g/L降低至11 g/L,产能提升118%,人均劳动效率提升337%,氟化钙粒度增长约30%,固体废弃物排放量减少52%,尾气达到超低排放标准(氟化物体积质量≤3 mg/m^(3),颗粒物体积质量≤10 mg/m^(3))。

直接进样-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定六氟磷酸锂电解液中17种杂质元素

电解液,被称为锂电池的血液,对锂离子电池的主要性能起着决定作用。六氟磷酸锂(LiPF_(6))是生产电解液的核心材料,电解液中的杂质离子会对电池性能造成极大的负面影响。因此,掌握锂离子六氟磷酸锂电解液中杂质元素的检测方法显得格外重要。传统的消解后测试的方法会造成部分元素损失,会引入新的污染,对低含量的元素难以准确定量,标准推荐的稀释剂需要用到电子级碳酸甲乙酯,成本较高。采用30%(V/V)乙醇水溶液稀释六氟磷酸锂电解液后直接进样,搭配电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)有机进样系统,采用标准曲线法,测定了六氟磷酸锂电解液中的铝、砷、钙、镉、钴、铬、铜、铁、汞、钾、镁、钼、镍、钠、铅、硫、锌共17种杂质元素含量。实验中对ICP-OES最佳工作条件(包括雾化室温度、雾化气流量、雾化器、蠕动泵转速、电源功率、氧气流量)进行了优化,结果表明,雾化室温度在5℃,雾化气流量在0.6 L/min,使用的雾化器为OneNeb雾化器,蠕动泵转速为50 r/min,电源功率为1150 W,氧气流量为50 mL/min时,各元素的灵敏度、试液的消耗、耗材的磨损能达到最佳效果。结果表明,17种元素标准曲线的线性相关系数(r)不小于0.999,方法检出限在0.016~0.094 mg/L,精密度小于3.4%,加标回收率在90.2%~110%,不同稀释剂处理后的元素含量相对误差在5%以内,证明方法是分析六氟磷酸锂电解液中杂质元素有效、简单且快捷的方法。

六氟磷酸锂全生命周期环境影响评价研究

六氟磷酸锂具有超高的电导率和极强的稳定性,是锂动力电池中最常用的电解质。采用实地调研数据对六氟磷酸锂生产的环境影响进行了生命周期评价。在企业调研的基础上,将六氟磷酸锂生产过程划分为氟化、合成、结晶分离、干燥4个过程,收集了各过程的物质与能量的输入输出数据,构建了六氟磷酸锂生命周期清单;在清单分析的基础上,采用CML-IA baseline指标,利用openLCA和Ecoinvent3.2数据库进行生命周期影响评价,确定每个工艺流程对环境的影响。结果表明:氟化和合成工段对各环境影响指标的贡献较大,因此应对其重点关注,这是减轻六氟磷酸锂生产工艺对环境影响最直接也是最有效的方法。

络合解离法制备电池级六氟磷酸锂新工艺研究

本文以吡啶、六氟磷酸和氢氧化锂为原料,采用络合解离法制备电池级Li PF_6。首先采用吡啶与六氟磷酸反应生成吡啶六氟磷酸,然后通过吡啶六氟磷酸与氢氧化锂锂交换得到吡啶六氟磷酸锂,吡啶六氟磷酸锂常温负压分解得到Li PF_6。XRD、红外光谱、核磁共振氢谱、原子吸收光谱的分析结果表明得到的六氟磷酸锂纯度大于99.9%。

六氟磷酸锂制备工艺的优化及电化学性能探讨研究

以氢氧化锂、吡啶和六氟磷酸为原料,络合物解离法制备电池级六氟磷酸锂。通过正交试验的优化工艺得到六氟磷酸锂,纯度>99%。由其组装的纽扣电池充电电压平台在4.0V左右,放电电压平台在3.9V左右。在1.0C倍率下,循环20次放电比容量从134.4mAh/g下降至112.0mAh/g,容量保持率达到83.33%,循环效率平均保持在91.38%。

六氟磷酸锂的纯化

以PCl5和LiF为原料制备的LiPF6中Cl含量较高,为了降低产品中Cl含量以及提高产品纯度,本文采用乙醚和苯对其进行了纯化研究。在乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、丙酮几种溶剂中,确定了用乙醚来纯化LiPF6后,首先考察了LiPF6、LiCl、PCl5在乙醚中的溶解度,结果表明:乙醚能有效地分离LiCl和LiF,但是不能很好地分离PCl5,使得纯化后的Cl较高。继续研究PCl5在苯、甲苯、二甲苯、氯苯、环己烷中的溶解度,结果表明:氯离子在苯和甲苯中有较好的溶解性能。继而,用苯和甲苯分别进行纯化研究,结果表明:用苯纯化后的LiPF6产品中的Cl含量在2 mg/L以下,苯的残留量为0.0004%。认为乙醚和苯是纯化LiPF6产品的最佳溶剂选择。

有机溶剂溶样-电感耦合等离子体质谱法直接测定六氟磷酸锂中26种杂质元素

建立了电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法直接测定六氟磷酸锂中26种杂质元素（Be,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Sr,Zr,Mo,Pd,Ag,Cd,Sn,Sb,Ba,Pb）的分析方法。样品用无水乙醇溶解后直接用ICP-MS测定。通过在等离子体中引入氧气,避免样品溶液中高浓度碳冷凝沉积在质谱锥接口和离子透镜上导致分析元素灵敏度的降低的现象,采用碰撞/反应池（CRC）技术校正了多原子离子质谱干扰,选择基体匹配法校正了基本效应。结果表明,26种杂质元素定量标准曲线的线性相关系数不小于0.9995,检出限在0.6-31.9 ng/L之间,RSD为2.5%-7.3%,加标回收率在90.6%-108.6%之间。本方法能满足六氟磷酸锂中杂质元素的分析要求。

六氟磷酸锂产业化关键技术

分别从直接氟化法和氟化氢法合成五氟化磷、直接氟化法合成高纯度粉末状氟化锂和氟化氢溶剂法合成六氟磷酸锂等方面详细论述了工业化生产六氟磷酸锂的基本原理和生产工艺流程,并介绍了每个步骤产品的纯化工艺。

六氟磷酸锂制备工艺研究现状及展望

六氟磷酸锂作为综合性能最好的锂离子电池电解质,近年来受到国内外多个研究机构的重视。综述了六氟磷酸锂的各种制备方法,重点介绍了这些制备方法的近期进展。根据节能减排和环保安全的要求,对这些制备方法的优缺点进行了较为系统的评述,最后对六氟磷酸锂今后的制备方法的改进和创新进行了展望,并提出了将来有可能实现工业化的绿色环保工艺。

库仑滴定法测定六氟磷酸锂中微量水分

基于与卡尔-菲休试剂的反应用库仑滴定法测定了六氟磷酸锂中的微量水分。对同一试样的不同进样量（0．5～5．0mL共10份）按所提出方法对其水分进行了测定，所得结果在26．3～27．9μg·g^-1之间，平均值为27．4μg·g^-1，相对标准偏差为0．72％。

用有机溶剂提纯六氟磷酸锂粗品

本文用乙醚作为纯化溶剂,采用有机溶剂重结晶并辅以洗涤萃取等方法来提纯六氟磷酸锂(LiPF6)粗品。工艺操作条件温和、能耗低、原材料无毒无HF腐蚀、简便易得,是一条绿色工艺纯化路线。经红外光谱、X射线粉末衍射对提纯后的晶体LiPF6进行结构确认和物相分析,对最终产品LiPF6中氯离子(Cl-)、乙二醇二甲醚(DME)不溶物和乙醚残留量进行检测分析,还探讨了残留的乙醚对锂离子二次电池首次充放电性能的影响。结果表明:LiPF6粗品经乙醚提纯后纯度达到99.98%,优于商用LiPF6;产品中微量乙醚残留不会对锂离子二次电池首次充放电性能造成不良影响。

电解质六氟磷酸锂的制备与检测

以无水氟化氢作为溶剂,将氟化锂溶于其中,通入五氟化磷气体反应制得六氟磷酸锂的HF溶液,溶液经浓缩结晶、过滤、干燥,得到六氟磷酸锂样品。样品经拉曼光谱、X射线衍射定性检测与标准谱图一致。使用有机溶剂电位滴定测定法测定游离酸含量,使用卡尔费休法测定水分含量,通过原子吸收法测定杂质含量与锂含量,各项定量检测结果表明制备的样品达到锂离子电池用电解质的质量要求。

多方法联用检测六氟磷酸锂

在标准方法GB/T19282-2003的基础上,对部分方法进行了改进以检测六氟磷酸锂(LiPF6)。采用红外光谱法和X射线衍射(XRD)法两个检测项目对LiPF6定性,离子色谱法对PF6-定量,增加电位滴定法测量残留HF杂质含量。其中红外光谱法测得自制LiPF6的出峰位置在560cm-1和831cm-1,这与标准LiPF6的在550～565cm-1和820～860cm-1之间有两处强吸收峰相一致;XRD检测方法确定自制LiPF6在22.00°和25.24°出现了最强衍射峰,在42.28°,51.72°,57.72°三处出现了次强峰,这与LiPF6的标准PDF卡中强线出现在21°～26°之间及次强线出现在42°,51°,57°等处相吻合;采用离子色谱法测定PF6-含量,测定值与标准值一致,相对标准偏差为0.3%;增加了电位滴定法测定残留HF含量为1.5μg/g。实验证明本方法更实用,更适合指导实际生产。

锂离子电池电解液中六氟磷酸锂浓度的离子色谱测定法

用离子色谱法测试锂离子电池电解液中的电解质(LiPF6)浓度,通过一系列条件实验确定了最佳前处理方式:选择逆王水作为分解处理剂;其用量与电解液等体积;作用时间在12 h以上,结果表明,F-和PO43-的回收率均达到100%以上,且根据PO3-计算得到的LiPF浓度相对误差为1.2%,具有较高的定量准确度。

锂交换法制备六氟磷酸锂及表征

六氟磷酸和吡啶反应生成吡啶六氟磷酸,吡啶六氟磷酸和氢氧化锂通过锂交换反应生成吡啶六氟磷酸锂,在四氢呋喃溶剂中,吡啶六氟磷酸锂与浓硫酸反应生成六氟磷酸锂。实验研究了溶剂、反应温度、反应时间、配料比等对锂交换反应的影响,得到适宜的工艺条件:65℃反应4 h,原料配比n(C5H5NHPF6)∶n(LiOH)=1.0∶1.0,此条件下吡啶六氟磷酸锂收率94.5%;经核磁共振、红外光谱检测,吡啶六氟磷酸锂和LiPF6是目的产物。

锂离子电池电解质六氟磷酸锂市场分析

通过对未来5 a锂离子电池在动力电池、储能电池、数码电池市场的发展情况分析,预测锂离子电池生产的平均增长率将达到26%以上,到2025年对应锂离子电池电解液的需求量和六氟磷酸锂需求量将分别达到93.0万t和10.3万t。分析目前六氟磷酸锂产能情况和后期各生产企业扩产计划,预测六氟磷酸锂产能在2022年以前满足市场需求;若2025年以前各生产企业扩产到位,供需将会达到平衡,并且六氟磷酸锂价格趋于平稳,在原材料价格波动不大的情况下预计其价格在8.5万元/t左右。

六氟磷酸锂在乙腈和乙二醇二甲醚中的溶解度研究

用平衡法测定了-10～40℃下六氟磷酸锂在乙腈中的溶解度及其0～50℃下在乙二醇二甲醚中的溶解度。采用简化的二参数模型对六氟磷酸锂的溶解度数据进行关联,拟合出了六氟磷酸锂溶解度的对数与绝对温度倒数的一元线性方程,用该方程可测算不同温度下六氟磷酸锂在2种溶剂中的溶解度,平均相对误差均小于3%。该研究结果可为六氟磷酸锂的结晶提纯提供相关参数。