過濾洗滌干燥一體機在六氟磷酸鋰安全生產中的重要作用

發布時間：2021-10-19

      六氟磷酸鋰為鋰離子電池核心材料之一，產品的質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碳酸酯類溶劑類制備的電解液的性能優劣直接影響到鋰離子二次電池的充放電容量、循環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，同樣包裝及儲存環境也有著嚴格的要求，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，使用時必須在濕度<10ppm的干燥環境下操作，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晶法，溶解重結晶法就是將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晶出來，將過濾得到的LiPF6晶體經過真空干燥后，獲得最終的產品，如CN1884046中就披露這一純化方法，但這一方法操作較為復雜，無法連續生產，且在使LiPF6得到純化的同時，重結晶產品會夾帶一定的有機溶劑，影響產品純度，而且純化中使用大量有機溶劑導致生產成本增高，因此很難應用于LiPF6規模化生產，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粗產品中的氟化氫，而且引入酸性氣體雜質。相比于上述方法，熱真空干燥法也就是對LiPF6粗產品直接在真空狀態下加熱純化，是一種適宜于LiPF6規模化生產的純化方式，可避免溶解重結晶法中存在的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粗產品的每一個顆粒都充分暴露在真空環境中，使其最終獲得的LiPF6產品中不存在氟化氫的夾雜問題，從而使LiPF6產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管理過程中一定要嚴格管理，更重要的是選擇最為適合的六氟磷酸鋰生產設備。

      為了克服傳統的六氟磷酸鋰結晶過濾干燥中遇到的各種問題，同時滿足化學工業向高品質、高附加值、多品種、小批量的轉變.無錫市雙瑞機械有限公司成功研發出生產的六氟磷酸鋰過濾洗滌干燥一體機(專利號:202122464595.4)。本新型技術涉及鋰電池電解質分離純化領域，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品中的HF和雜質時存在的主要問題，提供一種高效、安全、生產連續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濾洗滌干燥機為筒錐式結構，在圓簡體和下部錐體上設置有加熱夾套，可對物料進行加熱或冷卻，在多功能機內部設置有空心軸和變角度變導程空心螺旋攪拌裝置模拌，對物料進行攪拌和提升，在出料時推出物料。在下部錐體內設置有結構較為復雜的圓錐形過濾裝置，在設備底部有特殊設計的無死角快開出料裝置或無死角氣動出料球閥。

      在反應階段，反應物料從頂部加入，獨特的攪拌結構可使物料在機內得到均勻的攪拌，并通過筒體夾套、錐體夾套及空心軸、空心螺帶的同時加熱或冷卻，使物料在機內充分反應。在過濾階段，本機可使物料在機內通過加壓或抽真空過濾濾干，并加入洗滌液，使物料在機內進行多次自動再漿洗滌，達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行加熱并在頂部抽真空，對物料進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洗滌干燥機 技術改進
      (1)結晶母液、六氟磷酸鋰晶體密封過濾，高效分離，有效降低雜質金屬離子含量。
      常規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，產品中的HF不能有效，快速地去除，進而影響產品質量。經過濾提純所得的六氟磷酸鋰產品純度大于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，在氧氣正壓保護下進行操作。
      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過程工況涉及高純、低溫、無水無塵等條件，因此，體系內所有過程在惰性氣體保護下進行。優選的惰性氣體為氮氣，在體系內部充滿氮氣，保證系統內為正壓，可有效阻止空氣與產品接觸。
      (3)在干燥過程中，采用多區間多溫度加熱: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段時間，有效分離游離酷，將LPF6的分解程度降到最低

      (4)干燥后期采用氮氣脈沖真空干燥方式，使得LiPF6晶體干爆時間縮短，干燥均勻，提高干燥效率及品質，且干燥完成后干燥倉內不積料，不堵料。
      物料在錐形簡體內被強制加熱，使物料作全方位不規則往復運動時完成物料同加熱螺帶及簡壁的熱交換，在真空狀態下短時間內達到混合干燥的目的。新型的脈中混合設計，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，快速去除產物晶體內部的酸和少量表面殘酸，相較傳統熱干燥法，在同等干燥程度下氮氣脈沖直空干燥可大大縮短干燥時間，同時降低產品中游離算的含量，有效除去夾雜的HF，提高產品質量，更有利于生產操作。
      (5)六氟磷酸鋰的熱穩定性比其它鋰鹽差，60℃下可少量分解為LiF和PF5，但為了促使晶體內部的游離酸揮發，在干燥后期采用短時間的較高溫度烘干，所以在游離酸指標達到要求后進行快速冷卻，以縮減高溫區對不溶物的影響。

      (6)熱源，冷源都采用精準控溫的導熱油模溫機
      熱油模溫機獲得低壓高溫熱介質，調節方便，供熱均勻，可以滿足精準的工藝溫度;導熱油溫度大于80℃時，必須與空氣隔離，否則導熱油會被急劇氣化而變質。導熱油是易燃物，設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，保證工藝介質實現“零逸出”;整套密封非接觸運行，其功率消耗僅為傳統雙端面密封的5%，使用壽命比傳統密封長5倍以上:結構簡單的輔助系統，保證工藝介質不受污染及工藝介質不向大氣泄漏，徹底擺脫了傳統雙端面機械密封對冷卻水、油系統的依賴，密封氣采用工業氮氣或工業儀表風，其壓力高于介質0.15~0.2MPa。
      (8)自動化控制系統，智能能檢查設備運行狀態和物料的干燥程度;無需人工操作頻繁連接設備管線，降低勞動強度，使用熱氮氣為其物料與空氣隔絕，使產品酸度保持穩定，由于因為全程密閉輸送，所以產品質量更穩定操作更加安全便利，