[發(fā)明專利]雙乙二酸硼酸銨及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110001342.1
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102584603A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 王宏宇;王永勛;齊力
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C07C211/63
• 分類號: C07C211/63;C07C209/68;H01M10/0568
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發(fā)明涉及電解質(zhì)領域，特別涉及一種雙乙二酸硼酸銨及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著環(huán)境污染程度的加深和能源匱乏壓力的增大，各國都在努力尋找并開發(fā)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的能源。20世紀90年代出現(xiàn)的綠色高能環(huán)保的鋰離子電池和超級電容器等儲能器件，由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長、工作壓力高等優(yōu)點，而成為最受矚目的動力能源之一。

電解質(zhì)是儲能器件中的重要組成部分，在儲能器件內(nèi)承擔著正負極之間傳輸離子和傳導電流的作用，對儲能器件的容量、工作溫度范圍、循環(huán)性能及安全性能等特性具有重要的影響。用作電解質(zhì)的化合物應具有較高的溶解度、較高的電導率、較好的化學穩(wěn)定性和較寬的電化學窗口。目前，LiPF₆是應用較為廣泛的鋰電池電解質(zhì)，LiPF₆雖具有較高的電導率和較寬的電化學窗口，但是LiPF₆熱穩(wěn)定性較差。雙乙二酸硼酸鋰(雙草酸硼酸鋰)(LiBOB)是一種配位螯合物，能夠形成穩(wěn)定的大π共軛體系，陰離子BOB^-體積較大，晶格能較小，在溶劑中能夠得到較多離子，從而提高電解質(zhì)體系的導電能力。與LiPF₆相比，雙乙二酸硼酸鋰的分解溫度是302℃，高溫穩(wěn)定性能好，且分解產(chǎn)物為B₂O₃和CO₂，對環(huán)境無污染，是一種較為理想的鋰電池電解質(zhì)。

現(xiàn)有技術提供了多種雙乙二酸硼酸鋰的制備方法，如申請?zhí)枮?00510011555.7的中國專利公開了一種雙草酸基硼酸鋰合成方法。該方法是采用固相合成法，先將反應原料鋰化合物、硼化合物和草酸根化合物進行球磨混合，球磨1～4小時后將球磨后的反應原料在氮氣、氬氣或真空環(huán)境下于80℃～300℃發(fā)生反應，得到LiB(C₂O₄)₂。

雙乙二酸硼酸鋰雖具有優(yōu)良的電化學性能和高溫熱穩(wěn)定性，但是其制并且制備工序繁雜，由此導致雙乙二酸硼酸類電解質(zhì)的制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

季銨陽離子是銨根離子中的四個氫都被烴基取代形成的陽離子，通式為R₄N⁺，R為烴基，季銨陽離子具有較高的離子遷移率，有助于提高電解質(zhì)的電導率；此外季銨鹽原料易得，價格較為便宜，由此本發(fā)明人考慮合成雙乙二酸硼酸銨。

本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種雙乙二酸硼酸銨及其制備方法，本發(fā)明提供的雙乙二酸硼酸銨原料易得，價格便宜。本發(fā)明提供的制備方法操作簡單。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種雙乙二酸硼酸銨，具有如(I)所示結構：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄為各自獨立的烷基。

本發(fā)明還提供一種雙乙二酸硼酸銨的制備方法，包括：密閉條件下，季銨堿、乙二酸和硼酸在有機溶劑中反應，將反應產(chǎn)物提純得到雙乙二酸硼酸銨。

優(yōu)選的，所述季銨堿、乙二酸和硼酸的摩爾比為1∶1.9～2.2∶0.9～1.2。

優(yōu)選的，反應溫度為50℃～200℃。

優(yōu)選的，所述季銨堿為四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨或四丁基氫氧化銨。

優(yōu)選的，所述有機溶劑為甲醇、乙醇、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯。

優(yōu)選的，所述提純具體為：

將所述反應產(chǎn)物使用有機提純?nèi)軇┤芙夂筮^濾，將濾液減壓蒸餾，得到粗產(chǎn)品；

將所述粗產(chǎn)物用結晶溶劑進行重結晶提純。

優(yōu)選的，所述有機提純?nèi)軇橐译?、甲苯、丙酮?-丁酮和乙酸乙酯中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述結晶溶劑為甲苯、甲醇、乙醇、乙腈、碳酸二甲酯中、丙酮和2-丁酮中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述重結晶的結晶溫度為-50℃～-5℃。

本發(fā)明提供一種雙乙二酸硼酸銨的制備方法，該方法是在密閉條件下，以季銨堿、乙二酸和硼酸為反應物，一步法合成目標產(chǎn)物。本發(fā)明提供的方法原料易得，制備工藝簡單，由此降低生成成本。

本發(fā)明提供的結構如(I)所示的雙乙二酸硼酸銨且其兼具雙乙二酸硼酸鹽和季銨鹽兩種化合物的特性，溶解度高，具有較好的電化學性能，經(jīng)電位窗測試證明，本發(fā)明制備的雙乙二酸硼酸銨具有較寬的電位窗范圍，在電位窗范圍內(nèi)，電位窗曲線均光滑，無明顯氧化還原峰出現(xiàn)，適合用于鋰電池、超級電容器等儲能器件電解液中。

附圖說明