鋰電池的最主要原料是怎么生產(chǎn)出來的？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-07 21:10
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鋰離子電池四大關(guān)鍵材料包括正極、負極、隔膜、電解液，其中電解液在電池正負極之間進行離子和離子化合物的傳輸，它的性能直接決定了鋰電池的電導(dǎo)率、容量和輸出電壓。電解液一般由高純度的有機溶劑、溶質(zhì)和少量添加劑按一定比例配制而成。
六氟磷酸鋰是電解液成本最重要的組成部分，約占到電解液總成本的43%。六氟磷酸鋰的生產(chǎn)技術(shù)門檻較高，尤其是高純晶體六氟磷酸鋰的生產(chǎn)?？梢哉f，六氟磷酸鋰作為鋰電池行業(yè)尖端材料，無愧于電解液的靈魂之稱。
作為電解液材料綜合性能良好，但缺點是熱穩(wěn)定性不好，易于潮解，因此需在低溫隔絕空氣下保存。
六氟磷酸鋰的不可替代性
六氟磷酸鋰在常用有機溶劑中具有適中的離子遷移數(shù)、適中的解離常數(shù)、較好的抗氧化性能和良好的鋁箔鈍化能力，又能與各種正負極材料匹配，從而成為商品化鋰離子電池使用的最主要電解質(zhì)鋰鹽?？蒲腥藛T不斷嘗試著新型鋰鹽的開發(fā)，以期實現(xiàn)六氟磷酸鋰的替代，但是，至今仍未成功。因此，預(yù)計今后較長一段時間內(nèi)，六氟磷酸鋰仍然是大規(guī)模使用的唯一電解質(zhì)鹽分，其唯一性主要取決于組成的鋰、磷、氟三種元素。
鋰元素是最輕的堿金屬元素和摩爾質(zhì)量最小的金屬元素，也是氧化還原電位最低、質(zhì)量能量密度最大、電化學(xué)當(dāng)量最高的金屬元素，這些特性決定了鋰是一種高比能量的電極材料；氟元素是自然界電負性最強和非金屬元素中活性最強的元素，也是標(biāo)準(zhǔn)電極電位最高的元素。氟和鋰結(jié)合組成電化學(xué)可逆電池，電勢最高達到5.93V，電池比能量最高，同時鋰和氟兩元素的半徑極小，適合作鋰電池的電極材料。
此外，六氟磷酸根的締合能力較差，因此其電解液的電導(dǎo)率較大，高于一般無機鋰鹽。六氟磷酸鋰的電化學(xué)穩(wěn)定性強，陰極的穩(wěn)定電壓達5.1V，遠遠高于鋰離子電池要求的4.2V，且不腐蝕集流體，綜合性能強于其它鋰鹽。
六氟磷酸鋰的制備工藝及其應(yīng)用情況
六氟磷酸鋰性質(zhì)十分不穩(wěn)定，60℃左右發(fā)生分解，也極易潮解，一般六氟磷酸鉀產(chǎn)品制備時要在無水氟化氫、低烷基醚等非水溶劑中進行。而且六氟磷酸鋰若往鋰離子電池和電池方向發(fā)展，對其純度、穩(wěn)定性、一致性要求非常高。同時，六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程涉及低溫、強腐蝕、無水無塵等苛刻工況條件，工藝難度極大。
六氟磷酸鋰的制備方法主要有氣固反應(yīng)法、有機溶劑法和氟化氫溶劑法等。目前，國內(nèi)外主流六氟磷酸鋰制備方法是氟化氫溶劑法，在所有工業(yè)化生產(chǎn)方法中占80％以上，日本森田化工、金?；ぁ⒍喾嗷?、江蘇九九久等大型企業(yè)均采用該種方法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此，我們主要介紹實現(xiàn)了連續(xù)、自動化生產(chǎn)的氟化氫溶劑法。
六氟磷酸鋰是電解液成本最重要的組成部分，約占到電解液總成本的43%。六氟磷酸鋰的生產(chǎn)技術(shù)門檻較高，尤其是高純晶體六氟磷酸鋰的生產(chǎn)?？梢哉f，六氟磷酸鋰作為鋰電池行業(yè)尖端材料，無愧于電解液的靈魂之稱。
作為電解液材料綜合性能良好，但缺點是熱穩(wěn)定性不好，易于潮解，因此需在低溫隔絕空氣下保存。
六氟磷酸鋰的不可替代性
六氟磷酸鋰在常用有機溶劑中具有適中的離子遷移數(shù)、適中的解離常數(shù)、較好的抗氧化性能和良好的鋁箔鈍化能力，又能與各種正負極材料匹配，從而成為商品化鋰離子電池使用的最主要電解質(zhì)鋰鹽?？蒲腥藛T不斷嘗試著新型鋰鹽的開發(fā)，以期實現(xiàn)六氟磷酸鋰的替代，但是，至今仍未成功。因此，預(yù)計今后較長一段時間內(nèi)，六氟磷酸鋰仍然是大規(guī)模使用的唯一電解質(zhì)鹽分，其唯一性主要取決于組成的鋰、磷、氟三種元素。
鋰元素是最輕的堿金屬元素和摩爾質(zhì)量最小的金屬元素，也是氧化還原電位最低、質(zhì)量能量密度最大、電化學(xué)當(dāng)量最高的金屬元素，這些特性決定了鋰是一種高比能量的電極材料；氟元素是自然界電負性最強和非金屬元素中活性最強的元素，也是標(biāo)準(zhǔn)電極電位最高的元素。氟和鋰結(jié)合組成電化學(xué)可逆電池，電勢最高達到5.93V，電池比能量最高，同時鋰和氟兩元素的半徑極小，適合作鋰電池的電極材料。
此外，六氟磷酸根的締合能力較差，因此其電解液的電導(dǎo)率較大，高于一般無機鋰鹽。六氟磷酸鋰的電化學(xué)穩(wěn)定性強，陰極的穩(wěn)定電壓達5.1V，遠遠高于鋰離子電池要求的4.2V，且不腐蝕集流體，綜合性能強于其它鋰鹽。
六氟磷酸鋰的制備工藝及其應(yīng)用情況
六氟磷酸鋰性質(zhì)十分不穩(wěn)定，60℃左右發(fā)生分解，也極易潮解，一般六氟磷酸鉀產(chǎn)品制備時要在無水氟化氫、低烷基醚等非水溶劑中進行。而且六氟磷酸鋰若往鋰離子電池和電池方向發(fā)展，對其純度、穩(wěn)定性、一致性要求非常高。同時，六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程涉及低溫、強腐蝕、無水無塵等苛刻工況條件，工藝難度極大。
六氟磷酸鋰的制備方法主要有氣固反應(yīng)法、有機溶劑法和氟化氫溶劑法等。目前，國內(nèi)外主流六氟磷酸鋰制備方法是氟化氫溶劑法，在所有工業(yè)化生產(chǎn)方法中占80％以上，日本森田化工、金?；ぁ⒍喾嗷?、江蘇九九久等大型企業(yè)均采用該種方法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此，我們主要介紹實現(xiàn)了連續(xù)、自動化生產(chǎn)的氟化氫溶劑法。
