六氟磷酸锂生产工艺设计
电池是新能源汽车的心脏，正负极材料、隔膜、电解液这些锂电池关键材料每一样都深刻影响着锂电池技术的发展。六氟磷酸锂作为电解液生产的最基础材料，容易被忽略，但是其粒度分布、杂质含量却制约着锂电池的发展，尤其是对于杂质含量，诸如纳、钾、铁等金属元素以及硫酸根、硝酸根等都要求在十万分之一（质量分数）以下，这使得业界不得不对六氟磷酸锂的生产工艺优化及其原料纯化技术投入更多资金。
六氟磷酸锂是目前锂离子电池电解 液的首选电解质 ，具有以下优点： 电化学性能稳定 ，对负极稳定 ，放电容量大，电导率高于其他电解质，内阻小 ，充放电速度快。由表 1也可以看出六氟磷酸锂电解液是目前世界上锂电池电解液的主导配方。
1 六氟磷酸锂主 要物化性质
六氟磷酸锂 ，英文名：Lithium Hexaf luorophosphate CAS：21324—40—3 分子式 ：LiP ，相对分子质量 ： 151．91，主要物化性质：白色粉末状 固体，热稳定性 差 ，在 20℃下就会分解 ，加热到 175oC以上将会大 量分解 ，分解生成 PF 和 LiF；六氟磷酸锂对水分敏 感 ，极 易吸潮吸湿 ，易与水反应 生成 LiPOF ；六 氟 磷酸锂可溶于氟化氢 、二 乙醚、吡啶和醇等介质 ，不 溶于烷烃和苯类介质。
2 六氟磷酸锂生产工艺难点
国内六氟磷酸锂生产技术还不成熟 ，供应主要依靠进 口.其主要难度在于：
1)质量指标要求高：纯度大于99.9％ ，含酸量 (以 HF计算 )小 于 50×0.000001，水分含量 小于 10X 0.000001，其他金属离子含量小于 1.0×0.000001。
2)对原料及设备要求苛刻 ，需要高纯度 的原材 料和高洁净度的耐腐蚀设备 。
3)由于六氟磷酸锂本身极易吸潮分解 ，因此生 产 、输送 、储运等环节要保持很 高的干燥条件 ，水分 一 般要求小于0.00001。
3 六氟磷酸锂主要制备方法 ．
自 1950年 smiths第一个合成六氟磷酸锂以来,已经有多种工艺路线和方法合成六氟磷酸锂。
1)美国科学家 J．H．simmons在 1950年提出的 制备方法，以 PF 和 LiF为原料。反应式如下 ：
PF5+LiF = LiPF6
反应在高温高压下进行，不使用任何溶剂，因为反应产物LiPF6将包覆原料LiF，阻止反应正常进行，因此产率低。
2)以HF、红磷、LiF为原料的工艺路线 引，反应式如下：
10HF +2LiF +2P = 2LiPF6+5H2
该工艺反应过程不易控制，仍然存在产率低、产 物纯度低的问题。
3)以 PC15或 PC1，和 LiF为原料合成 LiPF6的 制备工艺 ，反应式如下 ：
PC15+LiF+5HF = LiPF6+5HC1
该反应在低温条件下 ，反应时间超过 20h，收得 率不高。该工艺以PC1为原料取代 PF5，原料易得， 但是容易带人金属杂质，不易制得高纯度的产品，且 反应温度过低 ，反应时问长 。
4)将合成的六氟磷酸钠或钾溶于有机溶剂中, 用阳离子交换树脂进行 交换 ，制得六氟磷酸锂。该工艺成本较高。溶剂中的水分影响产品质量。 上述工艺中，关于 PF5的制备方法 ，主要有以下两种：
1)以 PC1和 HF为原料反应生成 PFs；
2)以PC1和 HF为原料反应生成 PF ，PF 继续与氯气反应生成 PF3cl，然后PF3CI又与HF反应生成PF5。
4 六氟磷酸锂制备工艺方法改进 在以上工艺基础上 ，研究人员做了大量的工艺
改进 ，主要对 PF、LiF为原料 的工艺路线进行改进 ， 包括气一固反应法、溶剂法、非氢氟酸法。
气 -固反应法 是将 LiF用无水HF处理 ，形成多孔 LiF，然后通入P气体进行反应 ，从而得到 产品。
溶剂法 是将氟化锂溶于无水氟化氢中形成 LiF·HF溶液 ，通入高纯 PF5气体进入反应 ，然后将溶液冷却至-20℃以下，六氟磷酸锂结晶析出，经低温过滤干燥得到六氟磷酸锂产品。也可以用有机溶剂，主要有饱和低碳链烷基醚或者酯，如碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2一二甲氧基乙烷等。目前，氟化氢溶剂法是国内外主流的六氟磷酸锂制备方法，在所有工业化生产方法中占80％以上，日本森田化工、金牛化工、多氟多化工、江苏九九久等大型企业均采用该种方法实现工业化生产。
非氢氟酸法合成六氟磷酸锂。有研究显示通过萤石矿粉（氟化钙）与五氯化磷的直接反应，可以直接产生五氟化磷，进而与氟化锂继续反应，合成六氟磷酸锂。由于该方法中无需使用氟化氢，从而可以避免了相关安全与环境风险，显著提高了生产工艺的安全性与环保性，并降低成本至少20%以上[2]。值得一提的是，由于使用了非酸性反应环境，该技术还可以显著降低因酸性条件下设备腐蚀而带入的金属杂质，从而明显提高了产品质量。
山东中天科技工程有限公司有着丰富的锂电池材料项目的设计经验，曾为多家知名锂电池材料生产企业进行工艺设计，产品涵盖了正极材料磷酸铁锂，三元材料，电解液碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、六氟磷酸锂等核心材料，也包括聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮等辅助材料。
