六氟磷酸鋰性質、用途與生產工藝
六氟磷酸鋰(LiPF6)作為鋰離子電池電解質,主要用于鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池及其他日用電池,同時是近中期不可替代的鋰離子電池電解質。
電解質是鋰電池的關鍵原材料之一。鋰電池主要由正極材料、負極材料、電解質和隔膜四大部分組成。其中,電解質是鋰電池的“血液”,在正負極之間傳導離子和電子。合適的電解質必須具備以下性能:離子電導率高,電化學穩(wěn)定窗口寬,熱穩(wěn)定性能好和安全低毒,以保證鋰電池具備高電壓、高比能等優(yōu)點。作為鋰電池的關鍵原材料之一,電解質成本約占鋰電池生產成本的5%-13%左右。

六氟磷酸鋰是鋰電池電解液成本最重要的構成部分,約占到電解液總成本的43%。六氟磷酸鋰的臨盆技巧門檻較高,尤其是高純晶體六氟磷酸鋰的臨盆??梢哉f,六氟磷酸鋰作為鋰電池行業(yè)尖端材料,無愧于電解液的魂魄之稱。
液態(tài)電解質長期保持較高的市場占比。目前市場上的鋰離子電解質分為液態(tài)和聚合物兩類,市場份額占比分別為90%和10%左右。液態(tài)電解質長期保持較高的占比,又被俗稱為電解液。
鋰鹽是電解液最重要的組成部分。電解液通常由鋰鹽、高純度有機溶劑和添加劑在一定條件下、按一定比例配制而成。其中,鋰鹽占電解液的質量比例在1:7左右,即1噸鋰鹽(以六氟磷酸鋰為例)可配出7噸電解液。常見的鋰鹽包括六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、氮雙三氟甲基磺酸亞胺鋰、LiCF3SO3等。近年來的研究證明,雙草酸硼酸鋰和等也被可用于電解液鋰鹽。但是,從電導率、成本、安全性和對環(huán)境的影響等多方面考慮,六氟磷酸鋰依然是目前全世界范圍內商業(yè)化程度最高的鋰鹽,其生產供應能力、研發(fā)水平和價格水平等在很大程度上影響著鋰電池行業(yè)的發(fā)展規(guī)模和利潤水平。在可預見的將來,尚無其他材料能夠替代六氟磷酸鋰在鋰電池上的作用。
六氟磷酸鋰是鋰離子電池電解液中的重要組成物質之一,與LiBF4、LiAsF6、LiClO4等電解質相比,在有機溶劑中的溶解度、電導率、安全性和環(huán)保性方面最具優(yōu)勢,成為目前應用范圍最廣的鋰鹽電解質。由于六氟磷酸鋰合成難度較高,整個生產過程涉及高低溫、無水無氧操作、高純精制、強腐蝕,對設備和操作人員要求高、工藝難度極大,我國在六氟磷酸鋰產業(yè)化方面落后于日本等發(fā)達國家。
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六氟磷酸鋰在空氣中由于水蒸氣的作用而迅速分解,放出PF5而產生白色煙霧。對眼睛、皮膚,特別是對肺部有侵蝕作用。
化學性質
白色結晶或粉末,相對密度1.50,潮解性強;易溶于水,還溶于低濃度甲醇、乙醇、丙醇、碳酸酯等有機溶劑。暴露空氣中或加熱時分解。在空氣中由于水蒸氣的作用而迅速分解,放出PF5而產生白色煙霧。
用途
六氟磷酸鋰(LiPF6)是鋰離子電池電解質材料,主要用于鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池及其他日用電池,同時是近中期不可替代的鋰離子電池電解質。
生產方法
濕法該方法是將鋰鹽溶于無水氫氟酸中形成LiF·HF溶液,然后通入PF5氣體進行反應生產六氟磷酸鋰結晶。經分離,干燥得到產品。工藝流程如下:
干法該方法是將LiF用無水HF處理,形成多孔LiF,然后通入PF5氣體進行反應,從而得到產品。
溶劑法該方法是使鋰鹽與氟磷酸的堿金屬鹽、銨鹽或有機胺鹽在有機溶劑中反應,結晶,從而制取六氟磷酸鋰產品。
六氟磷酸鋰
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