[發明專利]一種二氟草酸硼酸鋰的合成方法

無效

• 申請號: 201310182099.7
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103265569A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 張鼎;崔培培;凌寧;張中林;李瑜;劉世斌
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明一種二氟草酸硼酸鋰的合成方法，屬于電化學領域，具體涉及一種在硼酸的水溶液中加入鋰鹽和氟化氫并充分反應，在反應后的溶液中加入有機溶劑，充分蒸干混合溶液即得到高純度的二氟草酸硼酸鋰的方法。

背景技術

鋰鹽是鋰離子電池電解質的主要組成部分,?開發高性能鋰離子電池,?新型鋰鹽的研究是關鍵之一。性能優良的電解質鋰鹽應具有以下特點:?(?1)?易溶于有機溶劑,?易于解離,?在不同溶劑體系中具有高的離子導電性;?(?2)?寬的電化學窗口;?(?3)?對鋁集流體具有良好的鈍化作用;?(?4)?在電極表面(?尤其是碳負極表面)?易于形成性能穩定的SEI?膜;?另外,?還應有易制備、環境友好和成本較低等優勢。

二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)?結合了雙草酸硼酸鋰LiBOB?和四氟硼酸鋰LiBF₄?的優點,作為電解質鋰鹽應用于鋰離子電池電解液中，受到廣泛關注。Zhang?S.S等在2003年首次以草酸鋰和三氟化硼乙醚為原料合成制備了?LiODFB，并通過DMC進行重結晶提純。后來TobiasHerzig等以LiBF₄和草酸為原料,DMC為溶劑,加入催化劑合成LiODFB。歐洲專利EP1308449A2公開了以下方法:以草酸、四氟硼酸鋰和氯化鋁或四氯化硅在碳酸二甲酯中反應或以草酸、四氟硼酸鋰、氟化鋰和三氯化硼或三甲氧基硼在碳酸二甲酯中反應實現了LiODFB?的合成。國內專利CN101139352A將含氟化合物、含硼化合物、含鋰化合物及含草酸根的化合物在一定的溫度和壓力下發生反應生成二氟草酸硼酸鋰粗品;然后用有機溶劑進行萃取提純;最后在進行重結晶并真空干燥得到電池級二氟草酸硼酸鋰。國內專利CN201110168953.5首先將含氟鹽類化合物、含鋰化合物、含硼化合物球磨然后將高溫處理過的原料在溶劑中與草酸根混合反應，最后經有機溶劑多次提純得到所要的產物。利用水溶液反應生成LiODFB時，往往涉及復雜的萃取，重結晶和真空干燥等過程，而本專利技術利用非常簡化的步驟，實現了反應物的高轉化率和產品的高純度。

發明內容

本發明一種二氟草酸硼酸鋰的合成方法，目的在于解決上述現有技術中存在的問題，從而公開一種在硼酸的水溶液中，依次加入適量的鋰鹽，氟化氫和草酸并反應完全，在反應后的溶液中加入有機溶劑，充分蒸干混合溶液即得到高純度的LiODFB的方法。

本發明一種二氟草酸硼酸鋰的合成方法，其特征在于是一種在硼酸的水溶液中，依次加入適量的鋰鹽，氟化氫和草酸并反應完全，在反應后的溶液中加入有機溶劑，充分混合溶液即得到高純度的LiODFB的方法，具體工藝步驟為：按照LiODFB中各元素的化學計量比，首先在去離子水中加入硼酸，并加熱至70℃~90℃，硼酸的濃度為2mol/L，之后加入鋰鹽、氟化氫和草酸等反應物，鋰鹽為氫氧化鋰或碳酸鋰，加入鋰鹽后反應30~120分鐘后再加入氟化氫和草酸，并繼續反應2-4h，反應后蒸發掉一部分水分或不蒸發水分，進行與有機溶劑混合后的蒸干操作，蒸干時所用有機溶劑是苯，甲苯或二甲苯，添加的量為水溶液體積的0.2~5倍，蒸干條件為溫度50-95℃，時間1-12h，相對真空度為-90KPa到0Kpa，蒸發得到的有機溶劑與水的蒸汽在冷凝后經過除水處理，重新投入制備過程，實現循環利用。

本發明一種二氟草酸硼酸鋰的合成方法的優點在于，在硼酸的水溶液中加入鋰鹽和草酸，在反應后的溶液中加入有機溶劑，充分蒸即得到高純度的LiODFB。相比之下，現有技術通常是含氟鹽類化合物、含鋰化合物、含硼化合物球磨然后將高溫處理過的原料在溶劑中與草酸根混合反應，最后經有機溶劑多次提純才能得到所要產物；在利用水溶液反應生成LiODFB時，往往涉及復雜的萃取，重結晶和真空干燥等過程的步驟。因此，本發明利用簡單的工藝過程，實現了高純度LiODFB的制備。?

?附圖說明

圖1?為實施方式1?制備得到的二氟草酸硼酸鋰的紅外光譜圖

圖2?為實施方式1?制備得到的二氟草酸硼酸鋰的熱重曲線圖

圖3為實施方式2?制備得到的二氟草酸硼酸鋰溶解于混合溶劑EC/DEC/EMC=1:1:1制備的液態電解液對鋰電極的交流阻抗曲線

圖4為實施方式2?制備得到的二氟草酸硼酸鋰溶于常規的電解液溶劑EC/DEC/EMC=1:1:1作為電解液使用，利用錳酸鋰作為正極材料，實驗電池的循環曲線圖。

具體實施方式

本專利以下列實施方式說明具體實施方法，?但是，本專利的保護范圍不限于實施方式。

?實施方式1?