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Title:
LITHIUM AND PYRIDINE HEXAFLUOROPHOSPHATE SOLVATE, ITS PREPARATION AND METHOD FOR PREPARING LITHIUM HEXAFLUOROPHOSPHATE USING THIS SOLVATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/048709
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a lithium hexafluorophosphate solvate for preparing lithium hexafluorophosphate of high purity. This lithium and pyridine hexafluorophosphate is of formula: Li(C5H5N)PF6 and it is prepared by a method comprising the following steps: a) preparing pyridinium hexafluorophosphate of formula C5H5NHPF6 by neutralisation of hexafluorophosphoric acid HPF6 with pyridine, and b) converting pyridinium hexafluorophosphate in solvate LiPF6, C5H5N by exchange with one lithium compound selected among lithium hydroxide, lithium alcoholates and alkyl-lithium. LiPF6 can be regenerated from the solvate by decomposition under vacuum.

Inventors:
WILLMANN PATRICK (FR)
NAEJUS REGINE (FR)
COUDERT ROBERT (FR)
LEMORDANT DANIEL (FR)
Application Number:
PCT/FR1997/001097
Publication Date:
December 24, 1997
Filing Date:
June 18, 1997
Export Citation:
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Assignee:
CENTRE NAT ETD SPATIALES (FR)
WILLMANN PATRICK (FR)
NAEJUS REGINE (FR)
COUDERT ROBERT (FR)
LEMORDANT DANIEL (FR)
International Classes:
C01B25/12; C01D15/00; C07D213/16; C07F1/00; (IPC1-7): C07F1/00; C01D15/00
Foreign References:
DE2026110A11970-12-23
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 100, no. 21, 21 May 1984, Columbus, Ohio, US; abstract no. 174608c, MOHAMED, K. ET AL.: "pyridinium poly(hydrogen fluoride) - a reagent for the preparation of hexafluorophosphates" XP002024671
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Solvate d'hexafluorophosphate de lithium et de pyridine, de formule : Li(C5H5N)PF6 .
2. Procédé de préparation du solvate d'hexafluorophosphate de lithium et de pyridine de formule : Li(C5H6N)PF6 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) Préparation d'hexafluorophosphate de pyridinium de formule C5HSNHPF6 par neutralisation de l'acide hexafluorophosphorique HPF6 avec de la pyridine en utilisant la quantité stoechiométrique permettant de neutraliser uniquement HPFe et non les autres impuretés acides présentes dans l'acide de départ, et b) Conversion de l' hexafluorophosphate de pyridinium en solvate Li(C5H5N)PF6 par échange avec un composé de lithium choisi parmi la lithine, les alcoolates de lithium et les alkyllithium.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans l'étape b) , on utilise la lithine hydratée ou non, et on effectue la réaction d'échange en milieu alcool.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alcool est le méthanol ou 1' éthanol .
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans l'étape b) , on utilise un alcoolate de lithium et on effectue la réaction d'échange dans l'alcool correspondant à l'alcoolate de lithium ou dans un milieu aprotique.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alcoolate de lithium est le méthanolate ou l'ethanolate de lithium.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le milieu aprotique est le tétrahydrofuranne.
8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans l'étape b) , on utilise un alkylithium et on effectue la réaction d'échange dans un hydrocarbure aliphatique saturé.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alkyl lithium est le butyl lithium ou le tertbutyllithium.
10. Procédé de préparation d'hexafluoropho¬ sphate de lithium LiPF6, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre le solvate d'hexafluorophosphate de lithium et de pyridine de formule : Li(C5H5N)PF6 à une décomposition sous vide à une température inférieure ou égale à 50°C, pour éliminer la pyridine par volatilisation.
11. Procédé de préparation d'hexafluorophos¬ phate de lithium LiPF6, caractérisé en ce que l'on fait réagir le solvate d'hexafluorure de lithium et de pyridine, de formule Li(C5H5N)PF6 avec de l'acide sulfurique pour éliminer la pyridine par précipitation sous forme de sulfate de pyridinium.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 caractérisé en ce que le solvate est préparé par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9.
Description:
SOLVATE DΗEXAFLUOROPHOSPHATE DE LITHIUM ET DE

PYRIDINE, SA PREPARATION ET PROCEDE DE PREPARATION

D'HEXAFLUOROPHOSPHATE DE LITHIUM UTILISANT CE SOLVATE

DESCRIPTION

Domaine technique

L'invention a pour objet un nouveau composé constitué par un solvate d' hexafluororophosphate de lithium et de pyridine, utilisable pour préparer de 1 ' hexafluorophosphate de lithium.

Elle s'applique en particulier à la préparation d'hexafluorophosphate de lithium utilisé comme electrolyte dans les accumulateurs lithium-carbone. Les accumulateurs au lithium connaissent à l'heure actuelle un '' important développement pour diverses applications, notamment dans les véhicules électriques, les équipements portables tels que les téléphones portatifs et les caméscopes, et dans l'espace. Ces accumulateurs utilisent un electrolyte constitué d'un ou plusieurs solvants organiques contenant en solution un sel de lithium. Parmi les sels de lithium utilisables, l' hexafluorophosphate de lithium (LiPF 6 ) est à l'heure actuelle le plus employé en raison de sa solubilité élevée dans les solvants organiques, de sa conductivité et de sa sécurité.

Etat de la technique antérieure

La méthode classique pour préparer LiPF 6 consiste à faire réagir PF 5 avec LiF dans de l'acide fluorhydrique anhydre, mais la pureté du LiPF 6 préparé de cette façon n'est que de 90 à 95 %, alors que des

puretés d'au moins 99 % sont requises pour une utilisation dans un accumulateur au lithium afin de satisfaire les exigences de stabilité et de solubilité du LiPF 6 au stockage. Pour surmonter cet inconvénient on peut toutefois obtenir du LiPF 6 de pureté supérieure par le procédé décrit dans US-A-3 654 330.

Selon ce procédé, on fait réagir du fluorure de lithium, de l'acide fluorhydrique anhydre et du pentafluorure de phosphore PF 5 pour obtenir LiPF 6 impur que l'on purifie ensuite par réaction avec de l' acétonitrile. On produit ainsi de l' hexafluorophosphate de tétraacétonitrilolithium Li(CH 3 CN) 4 PF 5 qui régénère ensuite l' hexafluorophos- phate de lithium par chauffage sous vide partiel. On peut aussi produire directement Li (CH 3 CN) 4 PF 6 en faisant réagir PF5 dans une suspension de LiF dans l' acétonitrile.

Ce procédé permet d'obtenir de l' hexafluorophosphate de lithium de grande pureté, mais il a l'inconvénient de nécessiter l'emploi de PF 5 qui est un produit très onéreux.

Une autre voie d'obtention des hexafluorophosphates de métaux alcalins a été explorée par Syed Mohamed et Coll dans J. Fluorine Chem. , 23, 1983, pages 509-514. Selon ce document, on part d'hexafluorophosphate de pyridinium CsH 5 NHPF 6 que l'on traite ensuite avec un hydroxyde de métal alcalin ou d'ammonium en milieu aqueux, mais ce procédé n'a pas permis d'isoler LiPF 6 solide de ce milieu. Par ailleurs, la préparation du produit de départ C 5 H 5 NHPF 6 fait intervenir une réaction à basse température (- 80°C) entre la pyridine et de l'acide fluorhydrique anhydre,

puis la réaction du produit obtenu avec du chlorure de phosphoryle. Il s'agit d'une mise en oeuvre délicate faisant intervenir des réactifs coûteux (POCL 3 ), difficile à mettre en oeuvre à l'échelle industrielle. Lange et Coll dans BER. 63B, 1058-70 (1930) ont décrit la préparation de C 5 H 5 NHPF 6 par réaction de pyridine dans l'acide acétique avec de l' hexafluorophosphate d'ammonium. Mais ils n'ont pas envisagé d'utiliser cet hexafluorophosphate de pyridinium pour préparer de l' hexafluorophosphate de lithium.

Ainsi, aucun des procédés connus actuellement ne permet de préparer de l' hexafluorophosphate de lithium LiPFδ de haute pureté dans des conditions faciles à mettre en oeuvre, sans utiliser de réactifs onéreux. " .,

Exposé de l'invention.

La présente invention a précisément pour objet la fabrication de LiPF 6 de haute pureté par un procédé simple et peu onéreux à partir de produits commerciaux bon marché, utilisant comme produit intermédiaire un solvate d'hexafluorophosphate de lithium et de pyridine. Elle concerne également le solvate et son procédé de préparation.

Le solvate répond à la formule :

Li{C 6 H 5 N)PF 6

et il présente l'avantage d'être beaucoup plus facile à manipuler que LiPF 6 car il est stable à l'air à température ambiante alors que LiPF 6 se décompose en PF 5

et LiF, et doit être manipulé en boîte à gants. De plus, il permet de générer du LiPF 6 ayant un degré de pureté élevé de 99,8 %, par des procédés simples.

Selon l'invention, ce solvate peut être préparé par un procédé comprenant les étapes suivantes : a) Préparation d'hexafluorophosphate de pyridinium de formule C 5 H 5 NHPF6 par neutralisation de l'acide hexafluorophosphorique HPF É avec de la pyridine en utilisant la quantité stoechiométrique permettant de neutraliser uniquement HPF 6 et non les autres impuretés acides présentes dans l'acide de départ, et b) Conversion de l' hexafluorophosphate de pyridinium en solvate LiPF 6 , C 5 H 5 N par échange avec un composé de lithium choisi parmi la lithine, les alcoolates de lithium et Tes alkyl-lithium.

Dans ce procédé, la première étape a) est facile à mettre en oeuvre car elle peut être effectuée en milieu aqueux à la température ambiante à partir d'un produit commercial peu coûteux (HPFβ en solution aqueuse) . Par ailleurs, en utilisant la quantité stoechiométrique exacte qui correspond à la neutralisation de l'acide HPF 6 à l'exclusion des autres impuretés acides présentes dans le produit de départ, on peut obtenir de l' hexafluorophosphate de pyridinium de haute pureté qui conduira ensuite à un solvate Li(C 5 H 5 N)PF 6 de haute pureté.

Cette quantité stoechiométrique peut être déterminée facilement en effectuant préalablement un essai de neutralisation sur l'acide commercial HPF 6 utilisé comme produit de départ et en suivant la neutralisation par conductimétrie.

En effet, on a découvert que l'acide HPF 6 est plus fort que les autres acides présents comme

impuretés dans les solutions commerciales et qu' il est neutralisé le premier en donnant lieu a une baisse rapide de conductivité de la solution. La fin de cette baisse correspond à la neutralisation complète de HPF Ê et on peut ainsi déterminer la quantité stoechiométrique de base nécessaire pour cette neutralisation.

Ce mode de préparation de C 5 H 5 NHPF 6 est beaucoup plus facile à mettre en oeuvre que celui décrit par Syed Mohamed dans J. Fluorine Chem. , 23, 1983, pages 509-514, ou l'on obtient cet hexafluorophosphate de pyridinium par une reaction en deux étapes en préparant tout d'abord un réactif poly (fluorure d' hydrogène) -pyridinium a une température de -80°C, suivi de la réaction de ce reactif avec du chlorure de phosphoryle ajoute goutte à goutte.

La première étape du procédé de l'invention est plus simple à mettre en oeuvre puisqu'elle est effectuée en solution aqueuse, a la température ambiante ; de plus, elle fait appel a des reactifs peu onéreux, disponibles dans le commerce tels que les solutions de HPF 6 dans l'eau.

Dans la seconde étape b) du procédé de l'invention, on convertit l' hexafluorophosphate de pyridinium en le solvate Lι(C 5 HsN)PF 6 par échange avec un compose de lithium. Ce solvate possède le grand avantage d'être, contrairement a LiPFβ, stable a la température ambiante, ce qui permet une manipulation et un stockage aisés. Selon un premier mode de réalisation de cette étape, on utilise comme compose de lithium la lithine, hydratée ou non, en milieu alcool, par exemple le méthanol ou l'éthanol. Cette reaction est rapide et on

obtient le solvate en solution dans l'alcool. On peut ensuite l'obtenir sous forme solide par évaporation de l' alcool.

Selon un second mode de réalisation de l'étape b) de conversion, on utilise comme composé de lithium un alcoolate de lithium et on réalise la réaction d'échange dans l'alcool correspondant à l'alcoolate de lithium.

Dans ce cas, on peut préparer directement l'alcoolate en milieu alcool par dissolution de lithium dans un excès d'alcool.

On peut aussi effectuer cette réaction dans un milieu aprotique, par exemple dans du tétrahydrofuranne, d'autres éthers ou de 1' acétonitrile. On obtient ensuite le solvate comme précédemment par évaporation du milieu réactionnel constitué par l'alcool ou le solvant aprotique.

Selon un troisième mode de réalisation de l'étape b) , on utilise comme composé de lithium un alkyl-lithium et on effectue la réaction d'échange dans un hydrocarbure aliphatique saturé tel que l'hexane ou le pentane. Les alkyl-lithium susceptibles d'être utilisés sont le n-butyl lithium et le tert-butyl lithium. Dans ce cas, le solvate précipite dans le milieu réactionnel et peut être récupéré par filtration.

L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'hexafluorophosphate de lithium, à partir du solvate d'hexafluorophosphate de lithium ec de pyridine de formule :

Li(C 5 H 5 N)PF 6

Selon ce procédé, on soumet ce solvate à une décomposition sous vide à une température inférieure ou égale à 50°C pour éliminer la pyridine par volatilisation. Cette décomposition peut être effectuée sous vide dynamique, sous une pression inférieure à IPa, à une température inférieure ou égale à 50°C, pour éviter la décomposition de LiPF 6 .

Selon une variante de mise en oeuvre de ce procédé, on fait réagir le solvate avec de l'acide sulfurique concentré pour éliminer la pyridine par précipitation sous forme de sulfate de pyridinium.

Pour effectuer cette réaction, on dissout le solvate dans un solvant aprotique dans lequel le sulfate de pyridinium est- insoluble alors que LiPFg y est soluble. Cependant ' /, il faut éviter l'addition d'un excès de H2SO4 pour éviter une coprécipitation de sulfate de lithium. Le solvant aprotique peut être le tétrahydrofuranne . Le solvate utilisé comme produit de départ est avantageusement préparé par les procédés décrits ci- dessus .

Ce mode de préparation de 1 ' hexafluorophosphate de lithium est particulièrement intéressant car le produit de départ, le solvate de Li(C 5 H 5 N) PF 6 peut être préparé avec un degré de pureté élevé. On obtient donc à partir de ce solvate de 1 ' hexafluorophosphate de lithium de pureté très élevée par des procédés faciles à mettre en oeuvre. De plus, la préparation du solvate par les procédés décrits ci-dessus est facile à réaliser et peu onéreuse. On peut donc obtenir de cette façon du LiPF 6 de pureté élevée à un coût moindre de celui du LiPF 6 actuel.

Enfin, étant donné que le solvate est stable à la température ambiante, on facilite les problèmes de stockage et de manutention de LiPF ô , car ce dernier peut être régénéré à partir du solvate uniquement lorsque cela est nécessaire pour préparer l' electrolyte à base de LiPFβ.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés .

Brève description des dessins

La figure 1 est ' un diagramme illustrant la courbe de dosage " • conductimétrique de l'acide hexafluorophosphorique commercial par de la lithine.

La figure 2 représente le spectre infrarouge de 1' hexafluorophosphate de pyridinium. La figure 3 représente le spectre Raman de

1' hexafluorophosphate de pyridinium.

La figure 4 illustre le spectre RMN du proton de l' hexafluorophosphate de pyridinium.

La figure 5 représente le spectre RMN du proton du solvate Li (C 5 H 5 N) PF 6 .

La figure 6 représente le spectre infrarouge de 1' hexafluorophosphate de lithium obtenu par le procédé de l' invention.

La figure 7 représente à titre comparatif le spectre infrarouge de l' hexafluorophosphate du commerce.

Exposé détaillé des modes de réalisation.

Les exemples qui suivent illustrent la préparation d'hexafluorophosphate de lithium par les procédés de l'invention.

Exemple 1 Préparation de l' hexafluorophosphate de pyridinium. (C 5 H 5 NHPF 6 )

Dans cet exemple, on part d'une solution aqueuse commerciale d'acide hexafluorophosphorique HPF 6 , qui est un mélange de l'acide fort HPF 6 et d'acides faibles.

En premier lieu, on détermine la quantité stoechiométrique nécessaire pour convertir uniquement l'acide fort HPFβ de cette solution commerciale en hexafluorophosphate de pyridinium. Ceci est effectué en neutralisant cette solution qui contient 0,196 g de HPF 6 pour 20 cm 3 d'eau, par de la lithine 0,98 N et en suivant la neutralisation par conductimétrie . La figure 1 représente la courbe obtenue dans ces conditions, soit l'évolution de la conductivité (en mS . cm "1 ) de la solution en fonction du volume de lithine ajouté (en cm 3 ) .

Sur cette figure, on remarque que le premier tronçon de la courbe de conductimétrie est linéaire et correspond jusqu'au volume V : à la neutralisation de l'acide HPF 6 . A partir de Vi et jusqu'au volume V 2 , l'adjonction de lithine ne modifie pas la conductivité de la solution ; ceci correspond à la neutralisation des impuretés acides plus faibles. Au-delà de V 2 , la conductivité de la solution augmente linéairement car la neutralisation des acides est terminée.

On détermine ainsi la quantité de base correspondant au volume Vj. qui permet de neutraliser uniquement l'acide fort HPF 6 . Cette quantité correspond à 10,5 cm 3 de lithine 0,098 N pour 20 cm 3 de solution aqueuse commercial contenant 0,196 g de HPF 6 . A partir de ces résultats, on prépare l' hexafluorophosphate de pyridinium en utilisant le même lot d'acide hexafluorophosphorique commercial et en opérant de la façon suivante. A 20 g de la solution commerciale aqueuse de

HPF 6 (produit Fluka ayant une teneur en HPF6 de 65 %) mis dans la glace, on ajoute goutte à goutte 7,2 cm 3 de pyridine. La précipitation de 1 ' hexafluorophosphate de pyridinium est immédiate et on sépare celui-ci par filtration. On - effectue ensuite trois recristallisations dans l'eau, puis une dans du méthanol absolu et enfin une dans l'éthanol absolu. On recueille ainsi 11,3 g d'hexafluorophosphate de pyridinium, ce qui correspond à un rendement global de 49 %.

On traite ensuite le produit à l'étuve à 110°C jusqu'à masse constante.

La figure 2 représente le spectre infrarouge du produit obtenu. Sur cette figure, on observe les deux bandes caractéristiques de PF 6 ~ à 557,71 (558) et 832,35 (832) épaulée à 890 cm "1 . Les autres bandes sont attribuées au noyau pyridinium, y compris celle à 1642 cm "1 qui peut se confondre avec celle située entre 1630 et 1645 cm "1 , qui se trouve dans tous les spectres IR de LiPF 6 et qui est sans doute une harmonique de la bande à 832 cm -1 .

Ainsi, le spectre infrarouge du produit présente des bandes identiques à celles décrites par

Syed Mohamed et Coll dans J. Fluorine Chem. , 23, 1983, pages 509-514 et dans Spectrochimica Acta, 41A(5), 1985, pages 725-728.

La figure 3 représente le spectre Raman du produit obtenu. On observe sur ce spectre la bande à 1008,6 cm "1 qui correspond à N-H + .

La figure 4 présente le spectre RMN du proton. Sur ce spectre le singulet élargi à 11,68 ppm (11,7 ppm) correspond à N-H + .

L'analyse centésimale du produit obtenu est donné dans le tableau 1 qui suit :

Tableau 1

Le contrôle de pureté effectué suivant le principe adopté par Syed Mohamed et Coll en employant la lithine à la place de la soude a montré que le sel avait un degré de pureté de 99,8 %

On peut améliorer d'au moins 20 % le rendement en C 5 H 5 NHPF. 5 de cet exemple en effectuant uniquement une recristallisation dans l'eau et une dans le méthanol absolu, car le spectre infrarouge du produit obtenu est le même que celui obtenu après toutes les recristallisations mentionnées ci-dessus.

Exemple 2 : Préparation du solvate LiPFβ, pyridine.

Dans cet exemple, on transforme l' hexafluorophosphate de pyridinium obtenu dans l'exemple 1, en solvate LiPF 6 , pyridine, par réaction avec de la lithine en milieu éthanol absolu.

A cet effet, on ajoute 0,42 g(10 "2 mol) de lithine commerciale (LiOH, H 2 0) à 2,25 g(10 "2 mol) de l' hexafluorophosphate de pyridinium C 5 H 5 NHPF 6 obtenu dans l'exemple 1, en suspension dans 50 cm 3 d'éthanol absolu dans lequel le sel est peu soluble. La réaction est rapide et la solubilisation est totale. On ajoute alors 20 cm 3 de benzène anhydre de façon à éliminer sous vide partiel l'azéotrope ternaire benzène-éthanol- eau. On obtient ainsi 2, 1 g de produit solide qui est le solvate LiPF 6 , pyridine, ce qui correspond à un rendement de 91 %.

Les spectres infrarouges et Raman de ce produit LiPF 6 ,C 5 H 5 N sont identiques à ceux du C 5 H 5 NHPF 6 obtenu dans l'exemple 1. En effet, N-H + et N-Li donnent tous les deux la bande à environ 1008 cm "1 en spectrométrie Raman, seules les pyridines solvatées par H20 sont vers 1026 cm "1 . En infrarouge la bande de NH sort vers 3300 cm "1 qui appartient à un domaine du spectre inexploitable . La figure 5 représente le spectre RMN du proton de ce solvate. On remarque ainsi que le singulet à 11,68 ppm est absent alors qu'il figurait sur le spectre de la figure 4 correspondant au produit C 5 H 5 NHPF 6 , de l'exemple 2. L'analyse centésimale du solvate est donnée dans le tableau 2 ci-dessous.

Tableau 2 : Composition centésimale

Exemple 3 : Préparation du solvate LiPF 6 , pyridine,

Dans cet exemple, on suit le même mode opératoire que dans l'exemple 2, mais on utilise comme milieu réactionnel du méthanol absolu. Dans ce cas, on ajoute 0,84 g de LiOH, H 2 0 en poudre à 4,5 g de C 5 H 5 NHPF 6 obtenu dans l'exemple 1 dans 100 cm 3 de méthanol absolu. Comme précédemment la réaction est rapide et la solubilisation est totale. On évapore ensuite le méthanol après addition de 40 cm 3 de benzène anhydre en éliminant sous vide partiel l'azéotrope ternaire benzène-méthanol-eau. On obtient ainsi 2, 9 g de produit solide qui est le solvate LiPF 6 , pyridine.

Les caractéristiques de ce produit sont identiques à celles du produit obtenu dans l'exemple 2. L'analyse centésimale est donnée dans le tableau 2. Dans ce tableau 2, les valeurs trouvées pour

Li, supérieures au pourcentage calculé s'expliquent par le fait que lors de l'élimination des alcools sous vide partiel, une fraction du complexe a pu être détruite selon Li (C 5 H 5 N)PF 6 ->C 5 H 5 N (entrainée sous vide) + LiPF 6 . La chute du pourcentage de carbone en est également une conséquence .

Ce résultat est compatible ave c l'analyse du lithium par absorption atomique puisque l'on a trouvé

2,33 et 2,48 ppm, respectivement pour les exemples 2 et 3, alors que la valeur théorique serait de 1, 98 ppm pour Li dans le complexe pur et 3,01 ppm pour Li dans

LiPF 6 .

Exemple 4 : Préparation du solvate LiPF 6 , pyridine . Dans cet exemple, on part de

1' hexafluorophosphate de pyridinium obtenu dans l'exemple 1, et on le convertit en solvate par échange

avec un alcoolate de lithium constitué par du méthanolate de lithium.

On prépare tout d'abord, le méthanolate de lithium à partir d'un morceau de lithium métal disposé dans un flacon préalablement taré sous argon sec. On ajoute dans ce flacon 50 cm 3 de méthanol pour 2,2.10 "2 mol de lithium. Dès que l'alcoolate est formé, on met en suspension dans le flacon la quantité stoechiométrique équivalente de l' hexafluorophosphate de pyridinium obtenu dans l'exemple 1.

La réaction est rapide. Le mélange final étant exempt d'eau, on obtient le solvate par évaporation du solvant sans addition de benzène anhydre. Après évaporation sous vide partiel à 30°C, on obtient le solvate LiPF 6 , pyridine de ' façon quasi quantitative.

Exemple 5 : Préparation du solvate LiPF 6 , pyridine.

Dans cet exemple, on suit le même mode opératoire que dans l'exemple 4, mais on utilise comme alcoolate de lithium, l'ethanolate de lithium qui est préparé de la même façon par addition d'éthanol dans un flacon contenant un morceau de lithium. On obtient le solvate LiPF 6 , pyridine également de façon quasi quantitative.

Exemple 6 : Préparation du solvate LiPF 6 , pyridine.

Dans cet exemple, on convertit le sel obtenu dans l'exemple 1 en solvate en utilisant comme composé de lithium le butyl-lithium. On met en suspension dans 5 cm 3 de solution 1,6 M de butyl-lithium dans l'hexane (solution Aldrich) sous argon, 8.10 "3 mol de C 5 H 5 NHPF 6 obtenu dans l'exemple 1. A température ambiante, la réaction évolue en une vingtaine d'heures et on obtient

une précipitation totale du solvate. On récupère celui- ci par filtration, puis on le lave au moyen de CH 2 CI 2 .

Le solvate obtenu présente les mêmes caractéristiques que celui obtenu dans les exemples précédents.

Exemple 7 : Préparation du solvate LiPF 6 , pyridine.

Dans cet exemple, on suit le même mode opératoire que dans l'exemple 6, mais on utilise comme composé de lithium du tert-butyllithium. On ajoute par petites fractions 8,5 10 "3 mol de CsH 5 NHPF 6 obtenu dans l'exemple 1 à 5 cm 3 d'une solution 1,7 M de tertbutyl lithium dans le pentane (solution Aldrich) maintenue à -20°C. La réaction est rapide et fortement exothermique, ce qui provoque l'ébullition du pentane. Le produit précipite comme dans l'exemple 6 et on le récupère par filtration, puis on le lave avec CH 2 C1 2 comme précédemment.

Les caractéristiques du produit obtenu sont identiques à celles que l'on obtient dans les exemples précédents .

Exemple 8 : Préparation du solvate LiPFg, pyridine.

Dans cet exemple, on convertit le sel de pyridinium obtenu dans l'exemple 1 en solvate en utilisant comme composé de lithium du méthanolate de ltihium en milieu aprotique. Dans ce cas, on fait réagir 1,26 10 "2 mol de lithium avec 20 cm 3 de méthanol absolu pour former du méthanolate de lithium comme dans l'exemple 4. Après évaporation du méthanol, le résidu sec est mis en suspension dans 20 cm 3 de tétrahydrofuranne (THF) . On prépare par ailleurs une suspension du sel C 5 H5NHPF6 obtenu dans l'exemple 1 en

mettant en suspension 2,85 g de ce sel dans 40 cm 3 de THF. On mélange alors les deux suspensions. La réaction est rapide et on obtient une solubilisation totale du solvate. On isole alors le solvate en éliminant THF par évaporation sous vide partiel à la température ambiante. Le produit obtenu présente les mêmes caractéristiques que celui obtenu dans les exemples précédents.

Exemple 9 : Préparation de LiPF 6 .

Dans cet exemple, on prépare LiPF6 par décomposition sous vide du solvate obtenu dans l'exemple 2, en opérant sous vide dynamique à une pression inférieure à 1 Pa et à une température égale à 50°C. On obtient directement LiPF 6 pur.

La figure 6 représente le spectre infrarouge du produit obtenu dans ces conditions. Ce spectre correspond à LiPF 6 . En effet les bandes sont à : v(P-F) = 832 cm "1 épaulée à 888 cm "1 et δ(P-F) à 559 cm "1 .

La pureté de LiPF 6 finalement régénéré, estimée par dosage de Li en absorption atomique est voisine de 99 % (98,7 et 98,9 %) .

Sur la figure 7, on a représenté à titre comparatif le spectre infrarouge du produit LiPF 6 commercial de Aldrich. On remarque que ce spectre comprend les mêmes bandes à 832 (890) et 561 cm "1 .

Exemple 10 : Préparation de LiPF 6 , pyridine. Dans cet exemple, on prépare LiPF 6 à partir du solvate LiPF 6 , pyridine obtenu dans l'exemple 8 en séparant la pyridine par précipitation sous forme de sulfate de pyridinium. Dans ce but, on ajoute à la

solution du solvate dans THF obtenu dans l'exemple 8 de l'acide sulfurique concentré (96 %), ce qui conduit à la précipitation de sulfate de pyridinium. On filtre alors la solution pour éliminer le précipité, puis on évapore sous vide le solvant organique à une température inférieure à 50°C. On obtient ainsi LiPF 6 très rapidement.