[發明專利]液態雙草酸硼酸鋰的制備方法

無效

• 申請號: 201410209000.2
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103951689A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 楊光;廖紅英;孟蓉;李冰川;付呈琳;趙季飛;王磊;王倩;牛嵩林;李洪雨;王綱;強京林
• 申請（專利權）人: 北京化學試劑研究所
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

技術領域

本發明涉及鋰離子電池或鋰電池所用電解質鹽的制備領域，特別是涉及一種液態雙草酸硼酸鋰的制備方法。

背景技術

電解質鹽是鋰離子電池的重要組成部分，對電池的成本及性能有重要影響，故其一直是研究熱點。LiPF₆是目前商業化的電解質鹽，具有導電性能好等特點，但是熱穩定性差、遇水分解成HF等強腐蝕性物質。LiAsF₆因含砷而有毒，逐漸被淘汰。LiClO₄屬于強氧化劑，安全性差。LiBF₄與負極相容性差。LiN(CF₃SO₂)₂腐蝕鋁集流體，且制造成本高，不適宜大規模應用。因此開發導電性能好、具有較強熱穩定性及安全性、制備工藝簡單、綠色環保的電解質鹽成為研究方向。因具有以上優點，新型電解質鹽中尤以雙草酸硼酸鋰(LiB(C₂O₄)₂，又稱LiBOB)最引人注目。LiBOB結構式如下：

LiBOB為配位螯合物，正交晶體，屬于Pnma點群。分解溫度高達300℃，熱穩定性能及安全性能優異。能在負極形成穩定的SEI膜，避免電解液在負極表面分解，進而提高電池的循環性能。添加LiBOB的電解液電導率可達10ms/cm，完全滿足目前商業化產品的要求。因只含有鋰、碳、氧、硼元素，不含有毒金屬元素，無腐蝕性，具有綠色環保的特點。

目前LiBOB的合成方法主要有：液相法和固相法；液相法根據反應介質可分為水系法、有機溶劑法，其中，水系法具有環保、經濟、工藝簡單等特點，但是水嚴重威脅LiBOB的存在，且后續提純過程中除水較困難；有機溶劑法采用有機溶劑為反應介質，產品含水量較少，但需要大量溶劑，成本較高，工藝復雜，且對環境具有一定程度的污染。固相法根據供能方式，可分為固體加熱法、固體微波法；其中，固體加熱法的優點是不使用任何有機溶劑，成本低廉、無污染；缺點是球磨程度不易控制，不溶物含量較高，反應氣氛為氮氣、氬氣或真空環境，成本較高；固體微波法的優點是加熱迅速，合成時間短。缺點是加熱設備采用微波爐，該方法僅限于實驗室研究，不適宜實際的工業生產。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種液態雙草酸硼酸鋰的制備方法，能克服現有制備液態雙草酸硼酸鋰方法的不足，以較低成本、能耗，高效合成液態雙草酸硼酸鋰，滿足工業規模化生產的需要。

為解決上述技術問題，本發明提供一種液態雙草酸硼酸鋰的制備方法，包括：

在0～80℃干燥環境下，向有機溶劑中加入含硼化合物和含草酸根化合物，攪拌使所述含硼化合物、含草酸根化合物溶解在所述有機溶劑中，向所述有機溶劑中加入含鋰化合物或鋰單質，使所述有機溶劑中的鋰元素、硼元素與草酸根離子的摩爾比為1～2:1:2～3，攪拌，待反應完成后，過濾，降水，所得產物即為液態雙草酸硼酸鋰。

本發明的有益效果為：通過以有機溶劑既作為反應介質，又作為成品的溶劑，原料在介質中充分溶解及反應，提高反應速率及成品產率，產物雙草酸硼酸鋰溶解在成品溶劑中。該方法省去了制備固體雙草酸硼酸鋰工藝中的反復重結晶、過濾、干燥等工序，節省了大量原料，降低了廢棄物的排放。相比于固態雙草酸硼酸鋰，液態雙草酸硼酸鋰又可直接作為原料或者原料之一制備電解液，省去了溶解、過濾不溶物等工序，提高了工作效率。因此，本發明的液態雙草酸硼酸鋰相比于固態，可減少合成及配制電解液工序，提高生產效率，降低能耗及成本，對雙草酸硼酸鋰的大規模推廣與使用具有重要意義。

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

本發明實施例提供一種液態雙草酸硼酸鋰的制備方法，可以實現高效、低成本、低能耗制備液態雙草酸硼酸鋰，該方法包括以下步驟：

在0～80℃(優選的反應溫度為10～50℃)干燥環境下，向有機溶劑中加入含硼化合物和含草酸根化合物，攪拌使所述含硼化合物、含草酸根化合物溶解在所述有機溶劑中，向所述有機溶劑中加入含鋰化合物或鋰單質，使所述有機溶劑中的鋰元素、硼元素與草酸根離子的摩爾比為1～2:1:2～3，攪拌(攪拌時間為1～120分鐘，優選攪拌時間為：5～60分鐘)，待反應完成后，過濾，降水，所得產物即為液態雙草酸硼酸鋰。