Спосіб отримання гексафторофосфату літію

Спосіб отримання гексафторофосфату літію, який включає взаємодію 10-15% надлишку пента 31307 кі надлишки пентахлориду фосфору і фтористого водню. Найбільш близьким за технічною суттю запропонованому є спосіб отримання гексафторофосфату літію взаємодією фториду літію з пентахлоридом фосфору в рідкому безводному фтористому водню (Патент України № 23556 А, МПК6 С01В25/455). 10 г фториду лі тію розчиняли у 178 г рідкого безводного HF (вагове співвідношення HF:LiF= =18:1) і охолоджували до температури 0-(-95)°С, переважно до температури (-20)-(-50)°С. Потім додавали 88,3 г пентахлориду фосфору, узятого з надлишком проти стехіометрії 10-15%. Після додання усього РСL5, температуру поступово підіймали до 0°С для вилучення НСL. Для відділення надмірного HF, розчин упарювали в струмені газоподібного азоту. Осадок відділяли шляхом фільтрації через поліпропіленовий фільтр. Маса отриманої солі LiPF6 53,2 г. Вміст основної речовини 99,7%; LiPO2F2 - 0,19%; HF - 0,07%; LiF - 0,05%. Вихід цільового продукту по LiF складає 91%; по РСl5 – 82%. Недоліками даного способу синтезу є великі надлишки фтористого водню і відповідно зв'язані з цим обсяги апаратури, тривалість упарювання, а також присутність помітних кількостей домішок, не зовсім задовольняючих зростаючим вимогам до матеріалів для літієвих акумуляторів. Сутність винаходу є в тому, що процес взаємодії 10-15% надлишку пентахлориду фосфору з фторидом літію в середовищі безводного фтористого водню при температурах (-20)-(-50)°С проводять при ваговім співвідношенні фтористого водню і фториду літію 11-13:1 відповідно, упарюють кислий розчин на 75-80% від первісної маси, відділяють цільовий продукт від маточника і сушать його при температурах 100-120°С. Маточний розчин подальше використовують у наступних синтезах. Завданнями цього винаходу є одночасне підвищення якості солі, спрощення технології процесу та зменшення шкідливих викидів у навколишнє середовище. Фторид літію розчиняють у рідкому безводному фтористому водні при ваговім співвідношенні 11-13:1 і охолоджують до температури (-20)(-50)°С. Потім поступово додають 10-15% надлишок пентахлориду фосфору. НСL виводять при нагріванні розчину до 0°С. Для відділення надмірного HF проводять упарювання розчину в струмені газоподібного азоту на 75-80% від первісної маси. Утворений осадок LiPF6 відділяють шляхом декантації від маточного розчину з наступною фільтрацією через поліпропіленовий фільтр і висушують в струмені газоподібного азоту при температурі 100120°С. Вибрані інтервальні значення співвідношення фтористого водню і фториду літію обумовлені тим, що при ваговім співвідношенні HF:LiF13 затрата рідкого фтористого водню стає невиправдано великою, в той час, як кількість домішок вже мало змінюється. Інтервальні значення ступеня упарювання кислого розчину обумовлені прагненням до збільшення виходу продукту в першому циклі синтезу (і таким чином до зменшення кількості циклів), а також прагненням до збільшення якості продукту. Зростання глибини упарювання приводить до спаду вмісту основної речовини до 98-98,5%. Орієнтуючись на вимоги технічних умов, обрана верхня межа ступеня упарювання ~80%. Нижня межа цієї величини повинна знаходитись поблизу від верхньої, тому що подальше зменшення ступеня упарювання вже незначно впливає на якість продукту, проте приводить до спаду ви ходу в першому циклі. Виходячи з точності дозування, фіксації мас продуктів, точності аналізів, обрані наступні умови: ступінь упарювання розчину 75-80%, переважно 80%. Важливою стадією синтезу, що впливає на якість та вихід цільового продукту, є стадія сушіння гексафторофосфату літію. Інтервальні значення температури сушіння LiPF6 обрані, виходячи з прагнення до зростання якості солі і скорочення тривалості процесу сушіння. При температурах більш 120°С починається розклад LiPF6 на LiF та PF5, погіршується якість солі, при температурах менш 110°С - помітно зростає тривалість процесу сушіння (більш 20 годин) і, незважаючи на це, в цільовому продукті спостерігається залишковий фторид водню. Так, при t=25°С вміст HF досягає вже ~1,5%. Отриманий за запропонованим способом гексафторофосфат літію містив 99,8-99,9% основної речовини, до 0,1% діфторофосфату літію, не більш 0,03% фтористого водню та не більш 0,02% фториду літію. Ви хід цільового продукту в першому циклі складає по LiF-96%, по РСl5-87%, враховуючи маточний розчин, вихід продукту дорівнює по LiF ~100% (близький до кількісного), по РСl5-91%. Графічна частина роботи пояснює суть винаходу. На фіг. 1 показано залежність вмісту фториду літію в LiPF6 від величини вагового співвідношення HF:LiF. В інтервалі співвідношення HF:LiF=11-13:1 фторид літію практично відсутній в LiPF6. При співвідношенні HF:LiF13 - кількість LiF незначно змінюється, в той час, як дуже зростає затрата рідкого фтористого водню. Тому оптимальний інтервал вагового співвідношення HF:LiF=11-13:1. На фіг. 2 показано залежність вмісту основної речовини в цільовому продукті від ступеня упарювання в першому циклі. При зростанні ступеня упарювання більш 80% спостерігається зменшення вмісту основної речовини. Зокрема, при збільшенні його до 100% (упарювання насухо) вміст основної речовини дорівнює ~98-98,5%. При спаді ступеня упарювання нижче 75% відбувається падіння виходу продукту в першому циклі. На фіг. 3 показано вплив температури сушіння на вміст домішок в LiPF6 - фтористого водню (крива 1) і фториду літію (крива 2). В інтервалі 100120°С - кількість домішок незначна. Починаючи зі 120°С у цільовому продукті накопичується фторид літію. При t=150°С - кількість LiF досягає ~1,5%. Сушіння LiPF6 при t