六氟磷酸鋰是目前鋰離子二次電池所應(yīng)用的重要電解質(zhì)，而鋰離子二次電池是目前公認(rèn)較為理想的綠色能源，其體積小、電容量大，已被廣泛應(yīng)用。由六氟磷酸鋰與有機碳酸酯類溶劑類制備的電解液的性能優(yōu)劣直接影響到鋰離子二次電池的充放電容量、循環(huán)壽命以及電池的安全性；由于其吸濕性強，在空氣中極易分解，其制備條件要求也就很苛刻，同樣包裝及儲存環(huán)境也有著嚴(yán)格的要求，遇水分解變成酸，對肌體組織有腐蝕作用，不能直接接觸，必須儲存于氣密性容器內(nèi)，使用時必須在濕度<10ppm的干燥氣氛下操作，防止分解。
LiPF6常用的純化方法主要熱真空干燥法和溶解重結(jié)晶法。溶解重結(jié)晶法就是將LiPF6在一定溫度下溶于乙醚、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中，離心除去不溶物，然后降低溫度，使LiPF6會從有機溶劑中重結(jié)晶出來，將過濾得到的LiPF6晶體經(jīng)過真空干燥后，獲得zui終的產(chǎn)品，如CN1884046中就披露這一純化方法。但這一方法操作較為復(fù)雜，無法連續(xù)生產(chǎn)，且在使LiPF6得到純化的同時，重結(jié)晶產(chǎn)品會夾帶一定的有機溶劑，影響產(chǎn)品純度，而且純化中使用大量有機溶劑導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高，因此很難應(yīng)用于LiPF6規(guī)模化生產(chǎn)。此外，CN1462722中披露一種使用酸性氣體脫除LiPF6中水分的方法，該法一方面無法脫除LiPF6粗產(chǎn)品中的氟化氫，而且引入酸性氣體雜質(zhì)。相比于上述方法，熱真空干燥法也就是對LiPF6粗產(chǎn)品直接在真空狀態(tài)下加熱純化，是一種適宜于LiPF6規(guī)模化生產(chǎn)的純化方式，可避免溶解重結(jié)晶法中存在的LiPF6二次污染的問題。熱真空干燥法存在的主要問題是如何避免加熱過程中LiPF6的分解和LiPF6粗產(chǎn)品的每一個顆粒都能充分暴露在真空氛圍中，使其zui終獲得的LiPF6產(chǎn)品中不存在氟化氫的夾雜問題，從而使LiPF6產(chǎn)品中氟化氫的含量小于80ppm。
為解決上述的技術(shù)問題，無錫雙瑞研制了六氟磷酸鋰純化錐形干燥系統(tǒng)(專 利號：ZL 202122464595.4)。本新型技術(shù)涉及鋰電池電解質(zhì)分離純化領(lǐng)域，采用氮氣壓濾和脈沖真空低溫干燥法脫除六氟磷酸鋰粗產(chǎn)品中的HF和雜質(zhì)時存在的主要問題，提供一種高效、安全、生產(chǎn)連續(xù)好的六氟磷酸鋰純化干燥專用裝置。
六氟磷酸鋰純化錐形過濾洗滌干燥機 工作原理
六氟磷酸鋰純化錐形過濾洗滌干燥機為筒錐式結(jié)構(gòu)，在圓筒體和下部錐體上設(shè)置有加熱夾套，可對物料進(jìn)行加熱或冷卻，在多功能機內(nèi)部設(shè)置有空心軸和變角度變導(dǎo)程空心螺旋攪拌裝置攪拌，對物料進(jìn)行攪拌和提升，在出料時推出物料。在下部錐體內(nèi)設(shè)置有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的圓錐形過濾裝置，在設(shè)備底部有特殊設(shè)計的無死角快開出料裝置或無死角氣動出料球閥。
在反應(yīng)階段，反應(yīng)物料從頂部加入，獨特的攪拌結(jié)構(gòu)可使物料在機內(nèi)得到均勻的攪拌，并通過筒體夾套、錐體夾套及空心軸、空心螺旋葉的同時加熱或冷卻，使物料在機內(nèi)充分反應(yīng)。在過濾階段，本機可使物料在機內(nèi)通過加壓或抽真空過濾濾干，并加入洗滌液，使物料在機內(nèi)進(jìn)行多次自動再漿洗滌，達(dá)到洗滌要求后再壓干。在干燥階段，筒體夾套、錐體夾套、空心軸、空心螺帶同時對物料進(jìn)行加熱并在頂部抽真空，對物料進(jìn)行真空密閉低溫干燥，干燥后自動密閉出料。
六氟磷酸鋰純化錐形過濾干燥機 技術(shù)改進(jìn)
(1) 結(jié)晶母液、六氟磷酸鋰晶體密封過濾，高效分離，有效降低雜質(zhì)金屬離子含量。
常規(guī)熱干燥法被普遍采用，但是該方法干燥晶體的時間較長，且存在干燥不徹底等缺陷，產(chǎn)品中的HF不能有效、快速地去除，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過濾提純所得的六氟磷酸鋰產(chǎn)品純度大于99.9%，且此工藝安全性高，母液能回收利用，成本較低。
(2) 全密閉操作，在氮氣正壓保護(hù)下進(jìn)行操作。
六氟磷酸鋰遇水極易分解，由于其吸濕性強，在空氣中極易分解，其制備條件要求也就很苛刻，這要求在六氟磷酸鋰的生產(chǎn)過程工況涉及高純、低溫、無水無塵等條件，因此，體系內(nèi)所有過程在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。優(yōu)選的惰性氣體為氮氣，在體系內(nèi)部充滿氮氣，保證系統(tǒng)內(nèi)為正壓，可有效阻止空氣與產(chǎn)品接觸。
(3) 在干燥過程中，采用多區(qū)間多溫度加熱；干燥初期，采用低溫、緩慢加熱，去除晶體表面殘余酸；縮減后期高熱干燥區(qū)段時間，有效分離游離酸，將LiPF6的分解程度降到zui低。
(4) 干燥后期采用氮氣脈沖真空干燥方式，使得LiPF6晶體干燥時間縮短，干燥均勻，提高干燥效率及品質(zhì)，且干燥完成后干燥倉內(nèi)不積料，不堵料。
物料在錐形筒體內(nèi)被強制加熱，使物料作全方位不規(guī)則往復(fù)運動時完成物料同加熱螺帶及筒壁的熱交換，在真空狀態(tài)下短時間內(nèi)達(dá)到混合干燥的目的。新型的脈沖混合設(shè)計，利用高壓氮氣沖擊物料迅速混合，物料的混合更加快速和均勻，快速去除產(chǎn)物晶體內(nèi)部的酸和少量表面殘酸。相較傳統(tǒng)熱干燥法，在同等干燥程度下氮氣脈沖真空干燥可大大縮短干燥時間，同時降低產(chǎn)品中游離酸的含量，有效除去夾雜的HF，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更有利于生產(chǎn)操作。
(5) 六氟磷酸鋰的熱穩(wěn)定性比其它鋰鹽差，60℃下可少量分解為LiF和PF5，但為了促使晶體內(nèi)部的游離酸揮發(fā)，在干燥后期采用短時間的較高溫度烘干，所以在游離酸指標(biāo)達(dá)到要求后進(jìn)行快速冷卻，以縮減高溫區(qū)對不溶物的影響。
(6) 熱源、冷源都采用精準(zhǔn)控溫的導(dǎo)熱油模溫機。
熱油模溫機獲得低壓高溫?zé)峤橘|(zhì)，調(diào)節(jié)方便，供熱均勻，可以滿足精準(zhǔn)的工藝溫度；導(dǎo)熱油溫度大于80℃時，必須與空氣隔離，否則導(dǎo)熱油會被急劇氧化而變質(zhì)。導(dǎo)熱油是易燃物，設(shè)置有效的防火滅火措施。
(7) 采用氣干式雙端面機械密封。
用“氣體阻塞”替代傳統(tǒng)的“液體阻塞”原理，即用帶壓密封氣替代帶壓密封液，保證工藝介質(zhì)實現(xiàn)“零逸出”；整套密封非接觸運行，其功率消耗僅為傳統(tǒng)雙端面密封的5%，使用壽命比傳統(tǒng)密封長5倍以上；結(jié)構(gòu)簡單的輔助系統(tǒng)，保證工藝介質(zhì)不受污染及工藝介質(zhì)不向大氣泄漏，徹底擺脫了傳統(tǒng)雙端面機械密封對冷卻水、油系統(tǒng)的依賴。密封氣采用工業(yè)氮氣或工業(yè)儀表風(fēng)，其壓力高于介質(zhì)0.15～0.2MPa。
(8) 自動化控制系統(tǒng)，智能檢查設(shè)備運行狀態(tài)和物料的干燥程度；無需人工操作頻繁連接設(shè)備管線，降低勞動強度，使用熱氮氣為其物料與空氣隔絕，使產(chǎn)品酸度保持穩(wěn)定，由于因為全程密閉輸送，所以產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定操作更加安全便利。
無錫雙瑞致力于推動結(jié)晶過濾洗滌干燥設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新，珍視客戶給予的充分信賴。知識產(chǎn)權(quán)是雙瑞機械和客戶共同的生命線。在無錫雙瑞，我們堅持誠實敬業(yè)的立業(yè)之本，堅持對侵權(quán)行為零容忍，嚴(yán)厲打擊任何侵犯知識產(chǎn)權(quán)的犯罪行為。這是無錫雙瑞至高的責(zé)任、義務(wù)和承諾。我們必須精誠回報客戶的信任，徹底杜絕任何侵權(quán)行為。
