Селенит литийCAS #: 15593-51-8

Синонимы

селенит дилития

Формула соединения: Li2O3Se

Молекулярная масса: 140,84

Внешний вид: добротный

Температура плавления: н/д

Температура кипения: н/д

Плотность: Н/Д

Растворимость в H2O: Н/Д

Точная масса: 141.933274

Масса моноизотопа: 141,933274

Введение продукта: Гексафторфосфат лития (LiPF₆, CAS #: 15593-51-8)

Гексафторфосфат лития с химической формулой LiPF₆ и номером CAS 15593-51-8 является ключевой неорганической солью, широко признанной в качестве доминирующего материала электролита в коммерческих литий-ионных батареях (ЛИА). Этот белый кристаллический порошок, состоящий из катионов лития (Li⁺) и анионов гексафторфосфата (PF₆⁻), демонстрирует исключительную ионную проводимость в органических растворителях, что делает его незаменимым для обеспечения эффективного переноса ионов между электродами аккумуляторов. Его уникальное сочетание электрохимической стабильности, растворимости и совместимости с материалами электродов укрепило его роль в качестве краеугольного камня современных технологий хранения энергии, питающих устройства от смартфонов до электромобилей (EV).

Химические и физические свойства

Производительность LiPF в аккумуляторных системах определяется его отличительными свойствами:

Растворимость: Хорошо растворяется в полярных органических растворителях, таких как этиленкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC) и этилметилкарбонат (EMC), образуя электролиты с концентрациями обычно от 0,8 до 1,2 M. Такая растворимость обеспечивает высокую ионную проводимость (10–15 мСм/см в оптимизированных смесях), что крайне важно для быстрой зарядки и высокопроизводительных приложений.

Термическая стабильность: Постепенно разлагается при температуре выше 80°C, при этом при температуре выше 150°C происходит быстрое разложение, выделяя токсичные пентафторид фосфора (PF₅) и фторид лития (LiF). Несмотря на меньшую термическую стабильность, чем некоторые альтернативы, продукты разложения (LiF) способствуют образованию защитной межфазы твердого электролита (SEI) на графитовых анодах, повышая безопасность батареи.

Гигроскопичность: Обладает высокой гигроскопичностью, активно реагирует с влагой с образованием фтористоводородной кислоты (HF), фосфата лития (Li₃PO₄) и других побочных продуктов. Это обуславливает необходимость строгого контроля влажности во время синтеза, хранения и сборки батарей (как правило, <20 ppm water in electrolytes).

Плотность и структура: Имеет плотность 1,50 г/см³ и молярную массу 151,91 г/моль, с кубической кристаллической структурой, обеспечивающей стабильность в сухих условиях.

Электрохимическое окно: Демонстрирует стабильное электрохимическое окно до 4,5 В по сравнению с Li⁺/Li, совместимо с большинством коммерческих катодов (например, LiCoO₂, NCM, LFP), хотя разлагается при более высоких напряжениях (>5 В), что ограничивает его использование в высоковольтных системах следующего поколения.

Основные области применения

Гексафторфосфат лития (CAS 15593-51-8) в основном используется в накопителях энергии, а вторичное применение — в специальной химии:

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА): служит основной солью электролита почти во всех коммерческих ЛИА. В аккумуляторах электромобилей он обеспечивает плотность энергии, превышающую 250 Втч/кг, и срок службы 1000+ зарядок, в то время как в бытовой электронике он поддерживает миниатюризацию и высокую производительность. Его способность образовывать стабильный SEI на графитовых анодах снижает необратимую потерю емкости, что является критическим фактором долговечности аккумулятора.

Составы электролитов: Смешиваются с сорастворителями (например, EC/DMC) и добавками (например, виниленкарбонатом, VC) для повышения производительности. Например, добавление LiPF₆ в электролиты улучшает работу при низких температурах (-20 °C) в электромобилях за счет снижения вязкости и сохранения проводимости.

Химический синтез: действует как фторирующий агент в органической химии, способствуя введению фторсодержащих групп в фармацевтические промежуточные продукты и агрохимикаты. Он также служит катализатором в реакциях полимеризации, особенно для фторированных полимеров.

Исследования и разработки: Используется в качестве электролита сравнения при исследованиях новых химических составов аккумуляторов, включая твердотельные батареи и литий-серные системы, обеспечивая основу для оценки альтернативных солей.

Преимущества и ограничения

Доминирование LiPF среди аккумуляторов обусловлено его сбалансированной производительностью, несмотря на ключевые ограничения:

Ионная проводимость: превосходит ранние альтернативы (например, LiClO₄, LiBF₄) в органических растворителях, обеспечивая более высокую плотность мощности и более быструю зарядку, что критически важно для электромобилей и электроинструментов.

Образование SEI: побочные продукты разложения (LiF) способствуют образованию плотного, стабильного слоя SEI на анодах, предотвращая дальнейшее разложение электролита и продлевая срок службы.

Экономичность: Масштабируемый синтез и отработанные производственные процессы делают его более доступным, чем специальные соли (например, LiFSI, LiTFSI), способствуя массовому внедрению ЛИА.

Ограничения: Высокая гигроскопичность увеличивает сложность производства и затраты из-за требований к контролю влажности. Термическое разложение при повышенных температурах создает угрозу безопасности в сценариях теплового разгона аккумулятора. Его несовместимость с высоковольтными катодами (>4,5 В) стимулирует исследования альтернатив батареям следующего поколения.

Синтез и контроль качества

LiPF₆ производится с помощью специализированных процессов для обеспечения высокой чистоты:

Прямая реакция: Фторид лития (LiF) реагирует с пентафторидом фосфора (PF₅) в безводном растворителе фторида водорода (HF): LiF + PF₅ → LiPF₆. Продукт изолируется путем кристаллизации из HF и сушки в вакууме для удаления остатков растворителя.

Очистка: Сырой LiPF₆ подвергается рекристаллизации из безводных органических растворителей (например, EC) для уменьшения примесей (например, LiF, PF₅, ионов металлов) до <100 ppm, critical for preventing battery performance degradation.

Контроль качества включает в себя:

Ионная хроматография для проверки содержания PF₆⁻ (обычно чистота 99,9% для аккумуляторов).

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) для обнаружения следов металлов (Fe, Na, K <1 ppm).

Титрование по Карлу Фишеру для обеспечения содержания влаги <50 ppm, as excess water triggers HF formation.

Безопасность и управляемость

Из-за своей реакционной способности с влагой и токсичности LiPF₆ требует строгих протоколов безопасности:

Токсичность: При вдыхании пыли или контакте с влагой выделяется HF, вызывая серьезные ожоги кожи, глаз и дыхательных путей. Хроническое воздействие ионов фтора может повредить кости и зубы.

Обращение: Использование в сухих, продуваемых инертным газом бардачках или вытяжных шкафах с уровнем влажности <1% RH. Wear PTFE gloves, splash goggles, and a respirator rated for HF exposure.

Хранение: Хранить в герметичных, влагонепроницаемых контейнерах (например, бочках из нержавеющей стали) в прохладном, сухом месте, отделенном от воды, кислот и оснований.

Реагирование на разливы: Нейтрализуйте разливы с помощью карбоната кальция (CaCO₃) с образованием нерастворимого CaF₂, избегая воды, которая ускоряет высвобождение HF. Утилизируйте отходы как опасные материалы в соответствии с местными нормами (например, EPA RCRA в США).

Обратитесь к паспорту безопасности продукта (SDS) для действий в чрезвычайных ситуациях, включая оказание первой помощи при воздействии HF (используйте гель с глюконатом кальция).

Упаковка и доступность

LiPF₆ поставляется в форматах, адаптированных к производству и исследованиям аккумуляторов:

Класс аккумулятора: герметичные стальные бочки весом от 20 кг до 50 кг с влагозащитными барьерами, подходящие для крупномасштабного производства электролита.

Исследовательский класс: бутылки 100–5 кг в алюминиевых мешках с продувкой аргоном, обеспечивающие сверхнизкое содержание влаги (<10 ppm) for laboratory use.

Растворы электролитов: Предварительно растворяются в смесях растворителей (например, 1,0 М в EC/DMC) в контейнерах объемом 1–20 л, используются при сборке небольших партий аккумуляторов.

В мировом производстве доминируют компании из Китая, Японии и Южной Кореи, годовая мощность которых превышает 100 000 тонн для удовлетворения спроса на электромобили и накопители энергии. Для перспективных исследований доступны марки высокой чистоты (99,99%) со сверхнизким содержанием примесей металлов.

Для получения технических спецификаций, индивидуальных рецептур или информации о цепочке поставок свяжитесь с нашей командой, специализирующейся на аккумуляторных электролитах и современных материалах.

Информация по охране труда и технике безопасности

Сигнальное слово: н/д

Предупреждения об опасностях: Н/Д

Коды опасности: Н/Д

Коды рисков: Н/Д

Заявления о безопасности: Н/Д

Информация о транспорте: Н/Д

Химические идентификаторы

Линейная формула: Li2SeO3

Pubchem CID: 167310

Номер MDL: Н/Д

Номер ЕС: 239-666-4

Название ИЮПАК: Н/Д

Beilstein/Reaxys No.: Н/Д

УЛЫБАЕТСЯ: [Li+]. [Li+]. [О-][Се]([O-])=O

Идентификатор inchI: InChI=1S/2Li.H2O3Se/c;; 1-4(2)3/ч; (H2,1,2,3)/q2*+1;/p-2

Клавиша inchI: SMVMOIXTOKYXAN-UHFFFAOYSA-L

Упаковка стандартной упаковки:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 735 галлонов для жидкости на поддонах.