隨著能源和環(huán)境等諸多問(wèn)題的出現(xiàn)，許多國(guó)家開(kāi)始調(diào)整汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)新能源、智能網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)加快了產(chǎn)業(yè)布局。中國(guó)汽車工業(yè)將向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，預(yù)計(jì)到2030年中國(guó)50%的新增汽車為新能源汽車。動(dòng)力鋰離子電池是電動(dòng)汽車的核心部件之一，電動(dòng)車的性能很大程度上取決于電池的性能。未來(lái)對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的需求將會(huì)高速增長(zhǎng)。

鋰離子電池具有能量密度高、平均輸出電壓高、自放電小及無(wú)記憶效應(yīng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在3C產(chǎn)品、新能源汽車及儲(chǔ)能等領(lǐng)域應(yīng)用前景很廣。鋰離子電池主要部件包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜等。電解液的重要組成之一是電解質(zhì)鹽，六氟磷酸鋰比其它鋰鹽在電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性和耐氧化性等方面整體綜合性能最優(yōu)，且具有對(duì)環(huán)境友好、鈍化正極集流體阻止電極腐蝕、利于在負(fù)極上形成SEI膜、電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬等優(yōu)點(diǎn)，是目前鋰離子電池不可替代的電解質(zhì)鹽，其質(zhì)量決定著電池的充放電性能、使用壽命和安全性。國(guó)內(nèi)早期大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)六氟磷酸鋰的企業(yè)為天津金牛公司和河南多氟多化工股份有限公司，前者在2010年實(shí)現(xiàn)了500t/a初始產(chǎn)能，后者在2011年產(chǎn)能達(dá)200t/a。隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)和國(guó)內(nèi)廠家對(duì)生產(chǎn)技術(shù)工藝的大力研發(fā)，國(guó)內(nèi)六氟磷酸鋰制備工藝取得了較大進(jìn)展。根據(jù)文獻(xiàn)，2016~2022年全球六氟磷酸鋰需求量如圖1所示。

六氟磷酸鋰規(guī)模生產(chǎn)門(mén)檻相對(duì)較高，其主要技術(shù)瓶頸是原材料LiF和HF的純度要求極高，生產(chǎn)工藝涉及高低溫、無(wú)水無(wú)塵操作、高純精制、高毒強(qiáng)腐蝕、環(huán)境污染等難題，生產(chǎn)條件苛刻、工藝難度極大、安全生產(chǎn)控制難、游離酸和不溶物含量高。另外，投資較大、周期長(zhǎng)、下游客戶認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)等也是LiPF6生產(chǎn)的主要壁壘。

鋰離子電池電解質(zhì)起著在正負(fù)極間傳導(dǎo)離子的作用。鋰離子電池的容量、內(nèi)阻、倍率、充放電性能、操作溫度、循環(huán)壽命、安全性等諸多特性與電解質(zhì)密切相關(guān)。電池循環(huán)過(guò)程中電解質(zhì)參與電極材料的嵌鋰和脫鋰過(guò)程，所以電解質(zhì)對(duì)電極材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和界面有較大影響，進(jìn)而影響電池容量。電化學(xué)極化程度與電解質(zhì)和電極表面的狀態(tài)、鋰離子在電解質(zhì)中存在的狀況、電解質(zhì)之間的相互作用有關(guān)，因此電解質(zhì)對(duì)電池的極化內(nèi)阻有一定影響。電極材料的穩(wěn)定性及集流體的腐蝕均與電解質(zhì)相關(guān)，都會(huì)影響電池的使用壽命。此外隨著電池的循環(huán)使用，電解質(zhì)由于其自身的不穩(wěn)定性等因素會(huì)不可避免地發(fā)生分解，會(huì)縮短循環(huán)使用壽命。

六氟磷酸鋰特性

1、基本結(jié)構(gòu)特性

高純LiPF6是一種白色晶體或粉末，相對(duì)分子質(zhì)量為151.91，相對(duì)密度為1.50，熔點(diǎn)200℃。LiPF6晶體具有三方對(duì)稱性，其空間點(diǎn)群為R3-HR(148)，如圖2所示。從其晶體結(jié)構(gòu)可以看出，每6個(gè)F原子圍繞1個(gè)P原子形成1個(gè)六配位的八面體，八面體與鋰離子在不同層。LiPF6潮解性很強(qiáng)，與空氣中的微量水發(fā)生反應(yīng)生成HF等，易溶于水、乙醚、低濃度甲醇、碳酸酯類等有機(jī)溶劑。

2、熱穩(wěn)定性

LiPF6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，加熱至約180℃開(kāi)始大量分解，在干燥N2中160℃下開(kāi)始分解，電解液中的LiPF6比固體LiPF6熱分解溫度高。

3、電化學(xué)特性

用作鋰離子電池電解液的鋰鹽須滿足以下要求：在有機(jī)溶劑中有足夠高的溶解度，易解離;在有機(jī)溶劑中具有良好的穩(wěn)定性，能保證電池具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。目前用作鋰離子電池電解液的鋰鹽主要分為無(wú)機(jī)鋰鹽(LiClO4,LiPF6,LiAsF6和LiBF4)和有機(jī)鋰鹽[LiCF3SO3和LiN(SO2CF3)2及其衍生物]，還有一些新型雜多酸鋰鹽(LiAlCl4,LiSCN和LiTaF6)。

無(wú)機(jī)鋰鹽是目前應(yīng)用最廣的電解質(zhì)，電導(dǎo)率LiAsF6≥LiPF6>LiClO4>LiBF4，電化學(xué)穩(wěn)定性LiClO4>LiAsF6>LiPF6>LiBF4>LiCF3SO3>LiAlCl4，熱穩(wěn)定性LiAsF6>LiBF4>LiPF6，耐氧化性LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4>LiClO4。

雖然LiPF6單一性質(zhì)不是最佳，但其整體綜合性能最優(yōu)，具有環(huán)境友好、鈍化正極集流體阻止電極腐蝕、利于在負(fù)極上形成SEI膜、電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬等優(yōu)點(diǎn)。

因此LiPF6是現(xiàn)階段及可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)最具應(yīng)用價(jià)值的電解質(zhì)鋰鹽。

制備LiPF6的方法較多，主要分為氣固反應(yīng)法、有機(jī)溶劑法、氟化氫溶劑法、離子交換法和絡(luò)合物法等。