過(guò)濾洗滌干燥一體機(jī)在六氟磷酸鋰安全生產(chǎn)中的重要作用

發(fā)布時(shí)間：2021-10-19

      六氟磷酸鋰為鋰離子電池核心材料之一，產(chǎn)品的質(zhì)量決定了鋰離子電池充放電性能、使用壽命和安全性。由六氟磷酸鋰與有機(jī)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(qiáng)，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(chǔ)存環(huán)境也有著嚴(yán)格的要求，遇水分解變成酸，對(duì)肌體組織有腐蝕作用，不能直接接觸，必須儲(chǔ)存于氣密性容器內(nèi)，使用時(shí)必須在濕度<10ppm的干燥環(huán)境下操作，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(huì)從有機(jī)溶劑中重結(jié)晶出來(lái)，將過(guò)濾得到的LiPF6晶體經(jīng)過(guò)真空干燥后，獲得最終的產(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(wú)法連續(xù)生產(chǎn)，且在使LiPF6得到純化的同時(shí)，重結(jié)晶產(chǎn)品會(huì)夾帶一定的有機(jī)溶劑，影響產(chǎn)品純度，而且純化中使用大量有機(jī)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(wú)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(duì)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)�；�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(wèn)題，熱真空干燥法存在的主要問(wèn)題是如何避免加熱過(guò)程中LiPF6的分解和LiPF6粗產(chǎn)品的每一個(gè)顆粒都充分暴露在真空環(huán)境中，使其最終獲得的LiPF6產(chǎn)品中不存在氟化氫的夾雜問(wèn)題，從而使LiPF6產(chǎn)品中氟化氫的含量小于80ppm。

      但是由于六氟磷酸鋰具有毒性，所以在六氟磷酸鋰生產(chǎn)管理過(guò)程中一定要嚴(yán)格管理，更重要的是選擇最為適合的六氟磷酸鋰生產(chǎn)設(shè)備。

      為了克服傳統(tǒng)的六氟磷酸鋰結(jié)晶過(guò)濾干燥中遇到的各種問(wèn)題，同時(shí)滿足化學(xué)工業(yè)向高品質(zhì)、高附加值、多品種、小批量的轉(zhuǎn)變.無(wú)錫市雙瑞機(jī)械有限公司成功研發(fā)出生產(chǎn)的六氟磷酸鋰過(guò)濾洗滌干燥一體機(jī)(專利號(hào):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?dú)鈮簽V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(shí)存在的主要問(wèn)題，提供一種高效、安全、生產(chǎn)連續(xù)性好的六氧磷酸鋰純化干燥專用裝置。

      六氟磷酸鋰純化錐形過(guò)濾洗滌干燥機(jī)為筒錐式結(jié)構(gòu)，在圓簡(jiǎn)體和下部錐體上設(shè)置有加熱夾套，可對(duì)物料進(jìn)行加熱或冷卻，在多功能機(jī)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模拌，對(duì)物料進(jìn)行攪拌和提升，在出料時(shí)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(guò)濾裝置，在設(shè)備底部有特殊設(shè)計(jì)的無(wú)死角快開(kāi)出料裝置或無(wú)死角氣動(dòng)出料球閥。

      在反應(yīng)階段，反應(yīng)物料從頂部加入，獨(dú)特的攪拌結(jié)構(gòu)可使物料在機(jī)內(nèi)得到均勻的攪拌，并通過(guò)筒體夾套、錐體夾套及空心軸、空心螺帶的同時(shí)加熱或冷卻，使物料在機(jī)內(nèi)充分反應(yīng)。在過(guò)濾階段，本機(jī)可使物料在機(jī)內(nèi)通過(guò)加壓或抽真空過(guò)濾濾干，并加入洗滌液，使物料在機(jī)內(nèi)進(jìn)行多次自動(dòng)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(shí)對(duì)物料進(jìn)行加熱并在頂部抽真空，對(duì)物料進(jìn)行真空密閉低溫干燥，干燥后自動(dòng)密閉出料。

六氟磷酸鋰純化錐形過(guò)濾洗滌干燥機(jī) 技術(shù)改進(jìn)
      (1)結(jié)晶母液、六氟磷酸鋰晶體密封過(guò)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(shí)間較長(zhǎng)，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(guò)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，在氧氣正壓保護(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(qiáng)，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(guò)程工況涉及高純、低溫、無(wú)水無(wú)塵等條件，因此，體系內(nèi)所有過(guò)程在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。優(yōu)選的惰性氣體為氮?dú)�，在體系內(nèi)部充滿氮?dú)�，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(guò)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(shí)間，有效分離游離酷，將LPF6的分解程度降到最低

      (4)干燥后期采用氮?dú)饷}沖真空干燥方式，使得LiPF6晶體干爆時(shí)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(cāng)內(nèi)不積料，不堵料。
      物料在錐形簡(jiǎn)體內(nèi)被強(qiáng)制加熱，使物料作全方位不規(guī)則往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)完成物料同加熱螺帶及簡(jiǎn)壁的熱交換，在真空狀態(tài)下短時(shí)間內(nèi)達(dá)到混合干燥的目的。新型的脈中混合設(shè)計(jì)，利用高壓氮?dú)鉀_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?dú)饷}沖直空干燥可大大縮短干燥時(shí)間，同時(shí)降低產(chǎn)品中游離算的含量，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L(zhǎng)iF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(shí)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(duì)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(jī)
      熱油模溫機(jī)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(shí)，必須與空氣隔離，否則導(dǎo)熱油會(huì)被急劇氣化而變質(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(jī)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(shí)現(xiàn)“零逸出”;整套密封非接觸運(yùn)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(zhǎng)5倍以上:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)械密封對(duì)冷卻水、油系統(tǒng)的依賴，密封氣采用工業(yè)氮?dú)饣蚬�業(yè)儀表風(fēng)，其壓力高于介質(zhì)0.15~0.2MPa。
      (8)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，智能能檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和物料的干燥程度;無(wú)需人工操作頻繁連接設(shè)備管線，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使用熱氮?dú)鉃槠湮锪吓c空氣隔絕，使產(chǎn)品酸度保持穩(wěn)定，由于因?yàn)槿�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，