过滤洗涤干燥一体机在六氟磷酸锂安全生产中的重要作用

发布时间：2021-10-19

      六氟磷酸锂为锂离子电池核心材料之一，产品的质量决定了锂离子电池充放电性能、使用寿命和安全性。由六氟磷酸锂与有机碳酸酯类溶剂类制备的电解液的性能优劣直接影响到锂离子二次电池的充放电容量、循环寿命以及电池的安全性；由于其吸湿性强，在空气中极易分解，其制备条件要求也就很苛刻，同样包装及储存环境也有着严格的要求，遇水分解变成酸，对肌体组织有腐蚀作用，不能直接接触，必须储存于气密性容器内，使用时必须在湿度<10ppm的干燥环境下操作，防止分解。

      LiPF6常用的纯化方法主要热真空干燥法和溶解重结晶法，溶解重结晶法就是将LiPF6在一定温度下溶于乙醚、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中，离心除去不溶物，然后降低温度，使LiPF6会从有机溶剂中重结晶出来，将过滤得到的LiPF6晶体经过真空干燥后，获得最终的产品，如CN1884046中就披露这一纯化方法，但这一方法操作较为复杂，无法连续生产，且在使LiPF6得到纯化的同时，重结晶产品会夹带一定的有机溶剂，影响产品纯度，而且纯化中使用大量有机溶剂导致生产成本增高，因此很难应用于LiPF6规模化生产，此外CN1462722中披露一种使用酸性气体脱除LIPF6中水分的方法，该法一方面无法脱除LiPF6粗产品中的氟化氢，而且引入酸性气体杂质。相比于上述方法，热真空干燥法也就是对LiPF6粗产品直接在真空状态下加热纯化，是一种适宜于LiPF6规模化生产的纯化方式，可避免溶解重结晶法中存在的LiPF6二次污染的问题，热真空干燥法存在的主要问题是如何避免加热过程中LiPF6的分解和LiPF6粗产品的每一个颗粒都充分暴露在真空环境中，使其最终获得的LiPF6产品中不存在氟化氢的夹杂问题，从而使LiPF6产品中氟化氢的含量小于80ppm。

      但是由于六氟磷酸锂具有毒性，所以在六氟磷酸锂生产管理过程中一定要严格管理，更重要的是选择最为适合的六氟磷酸锂生产设备。

      为了克服传统的六氟磷酸锂结晶过滤干燥中遇到的各种问题，同时满足化学工业向高品质、高附加值、多品种、小批量的转变.无锡市双瑞机械有限公司成功研发出生产的六氟磷酸锂过滤洗涤干燥一体机(专利号:202122464595.4)。本新型技术涉及锂电池电解质分离纯化领域，采用氮气压滤和脉冲真空低温干燥法脱除六氟磷酸锂粗产品中的HF和杂质时存在的主要问题，提供一种高效、安全、生产连续性好的六氧磷酸锂纯化干燥专用装置。

      六氟磷酸锂纯化锥形过滤洗涤干燥机为筒锥式结构，在圆简体和下部锥体上设置有加热夹套，可对物料进行加热或冷却，在多功能机内部设置有空心轴和变角度变导程空心螺旋搅拌装置模拌，对物料进行搅拌和提升，在出料时推出物料。在下部锥体内设置有结构较为复杂的圆锥形过滤装置，在设备底部有特殊设计的无死角快开出料装置或无死角气动出料球阀。

      在反应阶段，反应物料从顶部加入，独特的搅拌结构可使物料在机内得到均匀的搅拌，并通过筒体夹套、锥体夹套及空心轴、空心螺带的同时加热或冷却，使物料在机内充分反应。在过滤阶段，本机可使物料在机内通过加压或抽真空过滤滤干，并加入洗涤液，使物料在机内进行多次自动再浆洗涤，达到洗涤要求后再压干。在干燥阶段，筒体夹套、锥体夹套、空心轴，空心螺带同时对物料进行加热并在顶部抽真空，对物料进行真空密闭低温干燥，干燥后自动密闭出料。

六氟磷酸锂纯化锥形过滤洗涤干燥机 技术改进
      (1)结晶母液、六氟磷酸锂晶体密封过滤，高效分离，有效降低杂质金属离子含量。
      常规热干燥法被普遍采用，但是该方法干燥晶体的时间较长，且存在干燥不彻底等缺陷，产品中的HF不能有效，快速地去除，进而影响产品质量。经过滤提纯所得的六氟磷酸锂产品纯度大于99.9%，且此工艺安全性高，母液能回收利用，成本较低。

      (2)全密闭操作，在氧气正压保护下进行操作。
      六氟磷酸锂遇水极易分解，由于其吸湿性强，在空气中极易分解，其制备条件要求也就很苛刻，这要求在六氟磷酸锂的生产过程工况涉及高纯、低温、无水无尘等条件，因此，体系内所有过程在惰性气体保护下进行。优选的惰性气体为氮气，在体系内部充满氮气，保证系统内为正压，可有效阻止空气与产品接触。
      (3)在干燥过程中，采用多区间多温度加热:干燥初期，采用低温、缓慢加热，去除晶体表面残余酸；缩减后期高热干燥区段时间，有效分离游离酷，将LPF6的分解程度降到最低

      (4)干燥后期采用氮气脉冲真空干燥方式，使得LiPF6晶体干爆时间缩短，干燥均匀，提高干燥效率及品质，且干燥完成后干燥仓内不积料，不堵料。
      物料在锥形简体内被强制加热，使物料作全方位不规则往复运动时完成物料同加热螺带及简壁的热交换，在真空状态下短时间内达到混合干燥的目的。新型的脉中混合设计，利用高压氮气冲击物料迅速混合，物料的混合更加快速和均匀，快速去除产物晶体内部的酸和少量表面残酸，相较传统热干燥法，在同等干燥程度下氮气脉冲直空干燥可大大缩短干燥时间，同时降低产品中游离算的含量，有效除去夹杂的HF，提高产品质量，更有利于生产操作。
      (5)六氟磷酸锂的热稳定性比其它锂盐差，60℃下可少量分解为LiF和PF5，但为了促使晶体内部的游离酸挥发，在干燥后期采用短时间的较高温度烘干，所以在游离酸指标达到要求后进行快速冷却，以缩减高温区对不溶物的影响。

      (6)热源，冷源都采用精准控温的导热油模温机
      热油模温机获得低压高温热介质，调节方便，供热均匀，可以满足精准的工艺温度;导热油温度大于80℃时，必须与空气隔离，否则导热油会被急剧气化而变质。导热油是易燃物，设置有效的防火灭火措施。

      (7) 采用气干式双端面机械密封。
      用“气体阻塞”替代传统的“液体阻塞”原理，即用带压密封气替代带压密封液，保证工艺介质实现“零逸出”;整套密封非接触运行，其功率消耗仅为传统双端面密封的5%，使用寿命比传统密封长5倍以上:结构简单的辅助系统，保证工艺介质不受污染及工艺介质不向大气泄漏，彻底摆脱了传统双端面机械密封对冷却水、油系统的依赖，密封气采用工业氮气或工业仪表风，其压力高于介质0.15~0.2MPa。
      (8)自动化控制系统，智能能检查设备运行状态和物料的干燥程度;无需人工操作频繁连接设备管线，降低劳动强度，使用热氮气为其物料与空气隔绝，使产品酸度保持稳定，由于因为全程密闭输送，所以产品质量更稳定操作更加安全便利，