銻酸鋰與六氟銻酸鋰制備新技術集成

劉偉鋒，唐攢浪，陳霖，張杜超，楊天足

(中南大學冶金與環境學院，湖南長沙，410083)

銻酸鋰(LiSb(OH)6)的相對分子質量為230.74，密度為3.112 g/cm3，是一種六邊形層狀結構的白色粉末狀晶體，由[Li2Sb(OH)6]+和[Sb(OH)6]-沿c軸排列而成，其晶格常數a=5.381 2×10-10m，c=9.819 5×10-10m， Sb—O 鍵長為1.978×10-10m，Li—O 鍵長為2.137×10-10m。 LiSb(OH)6是一種制備偏銻酸鋰(LiSbO3)的前軀體，LiSb(OH)6晶體會在210 ℃左右發生熱分解并失去結晶水，形成LiSbO3晶體[1]。LiSbO3晶體可以作為鋰離子電池的負極材料，并且能提高電池的倍率性能、循環性能及庫侖效率，具有196 mA· h/g的初始比容量[2-3]。此外，LiSbO3也用作無鉛壓電陶瓷材料中的添加劑，改善壓電材料的電學性能[4-5]。HSbO3可用在含有6Li/7Li的溶液中選擇性地吸附鋰的同位素并生成6LiSbO3,以實現6Li 與7Li 的分離[6-7]。六氟銻酸鋰(LiSbF6)是一種斜六面體結構的白色狀晶體，該晶體中Sb—F 鍵長為1.88×10-10m，Li—F 鍵長為2.03×10-10m，Li—Sb—F 間的夾角為147.5°，整個晶體結構呈扭曲的立方NaSbF6排列[8]，其中SbF-6在波數為294，350，558，668 和669 cm-1處存在特征頻率[9]。LiSbF6可用作鋰離子電池的電解質鋰鹽。利用溶劑模板法制備的聚合物電解質薄膜(TMC)nLiSbF6的熱穩定性良好，鋰鹽含量增加后電解質的離子導電率上升，在測試電壓低于5V(vs Li/Li+)時電解質的電化學性能穩定而不發生氧化分解[10]。LiSbF6能溶解于四氫呋喃和四丁基氟硼酸銨中形成電解液并進行伏安循環檢測。1 次循環后在1.10 V 和0.90 V(vs Li+/Li)附近有一對氧化還原峰，主要為Sb(V)還原為Sb(0)的反應[11]，2 次循環后在2.20 V 和3.70 V 附近又出現Sb(Ⅲ)與Sb(0)之間可逆氧化還原反應峰[12]。在含Li+的有機電解質中，MF6-(M=P，As，Sb)的化學穩定性受對應五氟化合物(MF5)的路易斯酸強度影響，路易斯酸強度由弱到強的排序為PF5，AsF5和SbF5，且SbF5比PF5更易與F-配位結合。……