JP4328628B2 - ヘキサフルオロヒ酸リチウムの製造方法 - Google Patents
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、リチウム１次電池または２次電池の固体高分子電解質として有用なヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の新規な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）は電気化学的にエネルギーを発生する少量のカチオンと大量のアニオンを伴う電解槽の電解質として有用である。これは非水溶液のような従来の媒体のように良導性を示さず、固体のイオン物質で高分子電解質媒体である。文献に記載されている一般的な製造方法は、取扱いが困難なＡｓＦ５、Ｆ２を用いる。上述のような化学薬品を取り扱うには手のこんだ設備が必要であり、操作及び装置にかなりの投資が必要である。更に、環境に悪影響を及ぼすかかる化学薬品に対する保護も必要となる。
【０００４】
文献調査により下記文献を参照した。
【非特許文献１】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９５５) ｐａｇｅ ３８ Ｊ.Ｈ. Ｓｉｍｏｎｓ
【非特許文献２】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ 1955) ｐａｇｅ ７６ Ｊ. Ｅｍｅｄｉｕｓ
【非特許文献３】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９５５) ｐａｇｅ １２ Ｗ. Ｌａｒｇｅ
【非特許文献４】
他の方法によるヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造は下記のような欠点を有する。
・製造には有毒な化学物質を必要とする。
・有毒化学物質の取扱いが困難である。
・製品は未反応物質が不純物として含まれる。
・部分的反応を生ずる。
・汚染問題を排除するため幾つかの装置が必要となる。
・固体反応に基づくものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主たる目的は、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の上述した問題点のない新規な製造方法を提供するにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、完全な固体反応または部分的固体反応により１段階または２段階の製造方法を提供するにある。
【０００７】
更に、本発明の他の目的は、費用のかかる設備が不要で、有害なガスの使用が不要なヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造方法を提供するにある。
【０００８】
更に、本発明の他の目的は、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）または中間体である次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を製造する１段階加熱反応方法を開発するにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、如何なる副次的反応や部分的反応なしに製品を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明は、三酸化砒素をリチウム源及び弗化アンモニウムと接触させ、すべて固体状態で加熱して、１５０〜３００℃の範囲の温度で反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得るヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記リチウム源はＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【００１２】
本発明の一実施形態において、リチウム源と三酸化砒素とを等モルで混合し電気炉内で最初１００℃まで加熱し次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を生成するとともに、第２に、該次亜ヒ酸リチウムを弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る単一のステップで実行される。前記リチウム源と三酸化砒素及び弗化アンモニウムは１：１：６〜９のモル比で使用される。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されたリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムと混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱する単一の熱ステップにより反応が実行される。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、前記製造方法は、リチウム塩と三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と弗化アンモニウムとが１：１：６〜９のモル比で混合され電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱してＸ線分析により確認されたヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る。
【００１５】
本発明のさらに他の実施形態において、前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３は三酸化砒素と１：１のモル比で混合されてＬｉＡｓＯ２を得る。前記得られたＬｉＡｓＯ２は、ＮＨ４Ｆと１：６〜９のモル比で混合される。
【００１６】
本発明の一実施形態において、中間物質のＬｉＡｓＯ２または最終製品ＬｉＡｓＦ６を製造するために電気炉が用いられる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、ＬｉＡｓＦ６の製造に際して、２００〜６００℃の温度範囲において中間物質ＬｉＡｓＯ２が生成される。
【００１８】
本発明の一実施形態において、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されるリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムとを混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱し所望の製品を得る。前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【００１９】
本発明の一実施形態においては、第１に、リチウム源と三酸化砒素とを等モル比で混合し電気炉で１００℃まで加熱し、次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を得て、第２に、該次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る。前記弗化アンモニウムは、三酸化砒素の６〜９倍モルの量で使用する。前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【発明の効果】
【００２０】
・反応条件に基づいて１段階の固体加熱方法または２段階の準固体反応が可能である。
・ＡｓＦ３、ＡｓＦ５、Ｆ２のような有害ガスや液体を使用しないので汚染問題がない。
・これら気体物質を取り扱うための高価な設備が不要である。
・ＬｉＡｓＦ６を製造する簡単な固体状態または準固体状態での加熱処理が開発された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、２段階または１段階によるヘキサフルオロヒ酸リチウムの新規な固体熱反応による合成方法を提供する。高純度で乾燥した分析試薬のＬｉＯＨまたはＬｉ２ＯまたはＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３のようなリチウム塩は等モルの三酸化砒素と混合され、電気炉で注意深く２００〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱される。得られた中間製品は６から９倍モルの弗化アンモニウム（分析試薬）と混合され、マッフル炉で１５０〜３００℃の温度範囲で注意深く４時間連続で加熱されＬｉＡｓＦ６を得る。
【００２２】
Ａｓ２Ｏ３がＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３と反応する場合は下記の反応がおきている。
固体反応
・２ＬｉＯＨ＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋Ｈ２Ｏ
・２ＬｉＮＯ３＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋２ＮＯ２＋Ｏ
・Ｌｉ２ＣＯ３＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋ＣＯ２
・Ｌｉ２Ｏ＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２
この中間製品を１０倍モルの分子量のＮＨ４Ｆと反応させてＬｉＡｓＦ６を得る。もう一つの方法は、中間製品の次亜ヒ酸リチウムを１０〜３０％のＨＦと反応させるか、または７〜９倍モルのＮＨ４Ｆと反応させて製品ＬｉＡｓＦ６を得る。
【００２３】
ＬｉＡｓＯ２＋６ＨＦ → ＬｉＡｓＦ６＋２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２
ＬｉＡｓＯ２とＮＨ４Ｆとのモル比１：６〜９の混合物は加熱反応によりＬｉＡｓＦ６を生成する。
【００２４】
ＬｉＡｓＯ２＋６ＮＨ４Ｆ → ＬｉＡｓＦ６＋２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２
また、Ａｓ２Ｏ３とリチウム塩と弗化アンモニウムとの混合物は下記のように反応する。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏ＋Ａｓ２Ｏ３＋１２ＮＨ４Ｆ → ２ＬｉＡｓＦ６＋１２ＮＨ３＋４Ｈ２Ｏ＋２Ｈ２
結果として得られたヘキサフルオロヒ酸リチウムはＸ線分析により確認された。反応は電気炉で行うことが好ましい。この反応は最終製品ＬｉＡｓＦ６に至る反応に応じて１段階または２段階で行うことができる。高純度で乾燥した分析試薬のＬｉＯＨまたはＬｉ２ＯまたはＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３を等モルの三酸化砒素と混合し、該混合物を電気炉で注意深く２００〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱する。得られた中間製品を６から９倍モルの弗化アンモニウム（分析試薬）と混合し、該混合物をマッフル炉で注意深く１５０〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱し、製品ＬｉＡｓＦ６を得る。
【実施例】
【００２６】
以下の実施例は本発明の説明のためであり、本発明の技術範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００２７】
実施例１
Ｌｉ２Ｏ（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００２８】
成分 組 成
Ｌｉ２Ｏ ０．３０ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例２
ＬｉＯＨ（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍重量のＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００２９】
成分 組 成
ＬｉＯＨ ０．２４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９１％
実施例３
Ｌｉ２ＣＯ３（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３０】
成分 組 成
Ｌｉ２ＣＯ３ ０．７４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例４
ＬｉＮＯ３（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３１】
成分 組 成
ＬｉＮＯ３ ０．６９ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９１％
実施例５
分析試薬品質のＬｉ２Ｏを分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３２】
成分 組 成
Ｌｉ２Ｏ ０．３０ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例６
分析試薬品質のＬｉ２ＣＯ３を分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３３】
成分 組 成
Ｌｉ２ＣＯ３ ０．７４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例７
分析試薬品質のＬｉＯＨを分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３４】
成分 組 成
ＬｉＯＨ ０．２４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例８
分析試薬品質のＬｉＮＯ３を分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３５】
成分 組 成
ＬｉＮＯ３ ０．６９ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
結論
・ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３のようなリチウム塩またはその混合物は三酸化砒素と１：１のモル比で反応して中間化合物ＬｉＡｓＯ２を得る。
・ＬｉＡｓＯ２は分析試薬ＮＨ４Ｆと反応してＬｉＡｓＦ６を得る。
・ＬｉＡｓＯ２は分析試薬ＨＦ（１０〜３０％）と反応してＬｉＡｓＦ６を得る。
・分析試薬のリチウム塩とＡｓ２Ｏ３及びＮＨ４Ｆ（分析試薬）とは１：１：６〜９のモル比で反応してＬｉＡｓＦ６を生成する。
・反応プロセスに基づき反応温度は１５０〜３００℃の温度範囲である。
・加熱時間は２〜４時間である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】 本発明による製造方法で得られたヘキサフルオロヒ酸リチウムのＸ線分析の結果を示すグラフである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、リチウム１次電池または２次電池の固体高分子電解質として有用なヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の新規な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）は電気化学的にエネルギーを発生する少量のカチオンと大量のアニオンを伴う電解槽の電解質として有用である。これは非水溶液のような従来の媒体のように良導性を示さず、固体のイオン物質で高分子電解質媒体である。文献に記載されている一般的な製造方法は、取扱いが困難なＡｓＦ５、Ｆ２を用いる。上述のような化学薬品を取り扱うには手のこんだ設備が必要であり、操作及び装置にかなりの投資が必要である。更に、環境に悪影響を及ぼすかかる化学薬品に対する保護も必要となる。
【０００４】
文献調査により下記文献を参照した。
【非特許文献１】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９５５) ｐａｇｅ ３８ Ｊ.Ｈ. Ｓｉｍｏｎｓ
【非特許文献２】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ 1955) ｐａｇｅ ７６ Ｊ. Ｅｍｅｄｉｕｓ
【非特許文献３】
ＦｌｕｏｒｉｎｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＶｏｌ.II(Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｓｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９５５) ｐａｇｅ １２ Ｗ. Ｌａｒｇｅ
【非特許文献４】
・製造には有毒な化学物質を必要とする。
・有毒化学物質の取扱いが困難である。
・製品は未反応物質が不純物として含まれる。
・部分的反応を生ずる。
・汚染問題を排除するため幾つかの装置が必要となる。
・固体反応に基づくものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主たる目的は、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の上述した問題点のない新規な製造方法を提供するにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、完全な固体反応または部分的固体反応により１段階または２段階の製造方法を提供するにある。
【０００７】
更に、本発明の他の目的は、費用のかかる設備が不要で、有害なガスの使用が不要なヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造方法を提供するにある。
【０００８】
更に、本発明の他の目的は、ヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）または中間体である次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を製造する１段階加熱反応方法を開発するにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、如何なる副次的反応や部分的反応なしに製品を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明は、三酸化砒素をリチウム源及び弗化アンモニウムと接触させ、すべて固体状態で加熱して、１５０〜３００℃の範囲の温度で反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得るヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記リチウム源はＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【００１２】
本発明の一実施形態において、リチウム源と三酸化砒素とを等モルで混合し電気炉内で最初１００℃まで加熱し次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を生成するとともに、第２に、該次亜ヒ酸リチウムを弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る単一のステップで実行される。前記リチウム源と三酸化砒素及び弗化アンモニウムは１：１：６〜９のモル比で使用される。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されたリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムと混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱する単一の熱ステップにより反応が実行される。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、前記製造方法は、リチウム塩と三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と弗化アンモニウムとが１：１：６〜９のモル比で混合され電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱してＸ線分析により確認されたヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る。
【００１５】
本発明のさらに他の実施形態において、前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３は三酸化砒素と１：１のモル比で混合されてＬｉＡｓＯ２を得る。前記得られたＬｉＡｓＯ２は、ＮＨ４Ｆと１：６〜９のモル比で混合される。
【００１６】
本発明の一実施形態において、中間物質のＬｉＡｓＯ２または最終製品ＬｉＡｓＦ６を製造するために電気炉が用いられる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、ＬｉＡｓＦ６の製造に際して、２００〜６００℃の温度範囲において中間物質ＬｉＡｓＯ２が生成される。
【００１８】
本発明の一実施形態において、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されるリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムとを混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱し所望の製品を得る。前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【００１９】
本発明の一実施形態においては、第１に、リチウム源と三酸化砒素とを等モル比で混合し電気炉で１００℃まで加熱し、次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を得て、第２に、該次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る。前記弗化アンモニウムは、三酸化砒素の６〜９倍モルの量で使用する。前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択される。
【発明の効果】
【００２０】
・反応条件に基づいて１段階の固体加熱方法または２段階の準固体反応が可能である。
・ＡｓＦ３、ＡｓＦ５、Ｆ２のような有害ガスや液体を使用しないので汚染問題がない。
・これら気体物質を取り扱うための高価な設備が不要である。
・ＬｉＡｓＦ６を製造する簡単な固体状態または準固体状態での加熱処理が開発された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、２段階または１段階によるヘキサフルオロヒ酸リチウムの新規な固体熱反応による合成方法を提供する。高純度で乾燥した分析試薬のＬｉＯＨまたはＬｉ２ＯまたはＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３のようなリチウム塩は等モルの三酸化砒素と混合され、電気炉で注意深く２００〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱される。得られた中間製品は６から９倍モルの弗化アンモニウム（分析試薬）と混合され、マッフル炉で１５０〜３００℃の温度範囲で注意深く４時間連続で加熱されＬｉＡｓＦ６を得る。
【００２２】
Ａｓ２Ｏ３がＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３と反応する場合は下記の反応がおきている。
固体反応
・２ＬｉＯＨ＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋Ｈ２Ｏ
・２ＬｉＮＯ３＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋２ＮＯ２＋Ｏ
・Ｌｉ２ＣＯ３＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２＋ＣＯ２
・Ｌｉ２Ｏ＋Ａｓ２Ｏ３ → ２ＬｉＡｓＯ２
この中間製品を１０倍モルの分子量のＮＨ４Ｆと反応させてＬｉＡｓＦ６を得る。もう一つの方法は、中間製品の次亜ヒ酸リチウムを１０〜３０％のＨＦと反応させるか、または７〜９倍モルのＮＨ４Ｆと反応させて製品ＬｉＡｓＦ６を得る。
【００２３】
ＬｉＡｓＯ２＋６ＨＦ → ＬｉＡｓＦ６＋２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２
ＬｉＡｓＯ２とＮＨ４Ｆとのモル比１：６〜９の混合物は加熱反応によりＬｉＡｓＦ６を生成する。
【００２４】
ＬｉＡｓＯ２＋６ＮＨ４Ｆ → ＬｉＡｓＦ６＋２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２
また、Ａｓ２Ｏ３とリチウム塩と弗化アンモニウムとの混合物は下記のように反応する。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏ＋Ａｓ２Ｏ３＋１２ＮＨ４Ｆ → ２ＬｉＡｓＦ６＋１２ＮＨ３＋４Ｈ２Ｏ＋２Ｈ２
結果として得られたヘキサフルオロヒ酸リチウムはＸ線分析により確認された。反応は電気炉で行うことが好ましい。この反応は最終製品ＬｉＡｓＦ６に至る反応に応じて１段階または２段階で行うことができる。高純度で乾燥した分析試薬のＬｉＯＨまたはＬｉ２ＯまたはＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３を等モルの三酸化砒素と混合し、該混合物を電気炉で注意深く２００〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱する。得られた中間製品を６から９倍モルの弗化アンモニウム（分析試薬）と混合し、該混合物をマッフル炉で注意深く１５０〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱し、製品ＬｉＡｓＦ６を得る。
【実施例】
【００２６】
以下の実施例は本発明の説明のためであり、本発明の技術範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００２７】
実施例１
Ｌｉ２Ｏ（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００２８】
成分 組 成
Ｌｉ２Ｏ ０．３０ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例２
ＬｉＯＨ（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍重量のＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００２９】
成分 組 成
ＬｉＯＨ ０．２４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９１％
実施例３
Ｌｉ２ＣＯ３（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３０】
成分 組 成
Ｌｉ２ＣＯ３ ０．７４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例４
ＬｉＮＯ３（分析試薬）とＡｓ２Ｏ３（分析試薬）の等モルの混合物を良く粉砕し、電気炉で２００℃で４時間連続的に加熱した。得られた製品を良く粉砕し、７倍モルのＮＨ４Ｆ（分析試薬）と混合した。この混合物を電気炉で再び２００℃で連続的に４時間加熱してＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３１】
成分 組 成
ＬｉＮＯ３ ０．６９ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９１％
実施例５
分析試薬品質のＬｉ２Ｏを分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３２】
成分 組 成
Ｌｉ２Ｏ ０．３０ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例６
分析試薬品質のＬｉ２ＣＯ３を分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３３】
成分 組 成
Ｌｉ２ＣＯ３ ０．７４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例７
分析試薬品質のＬｉＯＨを分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３４】
成分 組 成
ＬｉＯＨ ０．２４ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
実施例８
分析試薬品質のＬｉＮＯ３を分析試薬の三酸化砒素及び分析試薬のＮＨ４Ｆと１：１：６〜９のモル比で混合し良く粉砕して均一な混合物を得た。この混合物を２００℃に加熱しＬｉＡｓＦ６を得た。
【００３５】
成分 組 成
ＬｉＮＯ３ ０．６９ｇ
Ａｓ２Ｏ３ １．９８ｇ
ＮＨ４Ｆ ２．５９ｇ
時間 ４時間
温度 ２００℃
製品の性質 透明
製品の収率 ＞９０％
結論
・ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３のようなリチウム塩またはその混合物は三酸化砒素と１：１のモル比で反応して中間化合物ＬｉＡｓＯ２を得る。
・ＬｉＡｓＯ２は分析試薬ＮＨ４Ｆと反応してＬｉＡｓＦ６を得る。
・ＬｉＡｓＯ２は分析試薬ＨＦ（１０〜３０％）と反応してＬｉＡｓＦ６を得る。
・分析試薬のリチウム塩とＡｓ２Ｏ３及びＮＨ４Ｆ（分析試薬）とは１：１：６〜９のモル比で反応してＬｉＡｓＦ６を生成する。
・反応プロセスに基づき反応温度は１５０〜３００℃の温度範囲である。
・加熱時間は２〜４時間である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】 本発明による製造方法で得られたヘキサフルオロヒ酸リチウムのＸ線分析の結果を示すグラフである。
Claims (15)
- 三酸化砒素をリチウム源及び弗化アンモニウムと接触させ、すべて固体状態で加熱して、１５０〜３００℃の範囲の温度で反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得ることを特徴とするヘキサフルオロヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）の製造方法。
- 前記リチウム源はＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- リチウム源と三酸化砒素とを等モルで混合し電気炉内で最初１００℃まで加熱し次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を生成するとともに、第２に、該次亜ヒ酸リチウムを弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得る単一のステップで実行されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 前記リチウム源と三酸化砒素及び弗化アンモニウムは１：１：６〜９のモル比で使用されることを特徴とする請求項３記載の製造方法。
- 前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されたリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムと混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱する単一の熱ステップにより反応が実行されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 前記製造方法は、リチウム塩と三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と弗化アンモニウムとが１：１：６〜９のモル比で混合され電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で連続的に４時間加熱してＸ線分析により確認されたヘキサフルオロヒ酸リチウムを得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 前記製造方法は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３またはＬｉ２ＣＯ３は三酸化砒素と１：１のモル比で混合されてＬｉＡｓＯ２を得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 前記得られたＬｉＡｓＯ２は、ＮＨ４Ｆと１：６〜９のモル比で混合されることを特徴とする請求項７記載の製造方法。
- 中間物質のＬｉＡｓＯ２または最終製品ＬｉＡｓＦ６を製造するために電気炉が用いられることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- ＬｉＡｓＦ６の製造に際して、２００〜３００℃の温度範囲において中間物質ＬｉＡｓＯ２が生成されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されるリチウム源と等モルの三酸化砒素（Ａｓ２Ｏ３）と６〜９倍モルの弗化アンモニウムとを混合し、該固体混合物を電気炉で１５０〜３００℃の温度範囲で４時間加熱し所望の製品を得ることを特徴とするヘキサフルオロヒ酸リチウムの製造方法。
- 前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
- 第１に、リチウム源と三酸化砒素とを等モル比で混合し電気炉で１００℃まで加熱し、次いで２００〜３００℃の温度範囲で４時間連続的に加熱して次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を得て、第２に、該次亜ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＯ２）を弗化アンモニウムと４時間反応させてヘキサフルオロヒ酸リチウムを得ることを特徴とするヘキサフルオロヒ酸リチウムの製造方法。
- 前記弗化アンモニウムは、三酸化砒素の６〜９倍モルの量で使用することを特徴とする請求項１３記載の製造方法。
- 前記リチウム源は、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＮＯ３及びＬｉ２ＣＯ３からなる群から選択されることを特徴とする請求項１３記載の製造方法。
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