[發明專利]一種四氟硼酸鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201811247879.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109110774B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 邵俊華;孔東波;王亞洲;王郝為;張利娟;郭飛;閆國鋒;李海杰;龔國斌;侯紅歧;謝佳慶;劉軍濤
• 申請（專利權）人: 河南省法恩萊特新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B35/06
• 分類號: C01B35/06
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 何貫通

本發明公開了一種四氟硼酸鋰的制備方法，本發明的四氟硼酸鋰的反應原料為氫氟酸、硼酸、碳酸鋰；本發明的制備過程主要包括四氟硼酸溶液配置、四氟硼酸鋰的水溶液配置、過濾濃縮、結晶、重結晶等步驟。本發明的四氟硼酸鋰的制備，工藝簡單，操作方便，無需采用復雜的設備即可得到四氟硼酸鋰；本發明的四氟硼酸鋰的制備過程耗能低，環境友好，不僅降低生產成本，還節約環保。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，特別是涉及一種四氟硼酸鋰的制備方法。

背景技術

電解質溶液是鋰離子電池的重要組成部分，起著在正負極之間輸送離子傳導電流的作用，是完成電化學反應不可缺少的部分。選擇合適的電解質也是獲得高能量密度和功率密度、長循環壽命和安全性能良好的鋰離子電池的關鍵，電解質的性能直接影響鋰離子電池性能的優化和提高。目前，商品化鋰離子電池的電解質主要為六氟磷酸鋰(LiBF6)。但是，這種電解質存在對水分過于敏感、 受熱不穩定，且受熱后容易釋放出PF5等問題；低溫生成的SEI膜阻抗過大，在電解液溫度上升到80℃以上時易分解，進而引起溶劑分解。

相較而言，四氟硼酸鋰(LiBF4)具有較好的化學穩定性和熱穩定性，對環境水分布敏感，有希望發展成為儲能及動力鋰離子電池領域廣泛采用的優秀電解質體系。目前，LiBF4主要作為LiBF6基電解質體系添加劑，用于改善循環壽命，提高鋰離子電池性能；作為成膜添加劑，LiBF4已廣泛應用于當前的電解液中，添加LiBF4之后可拓寬鋰離子電池的工作溫度范圍，提高電池的高低溫放電性能。但傳統的水溶液制備四氟硼酸鋰的過程中，反應后得到的產品一水合四氟硼酸鋰在干燥時受熱容易溶于自身結晶水而變成熔融狀態，致使其脫水困難，且不溶物含量偏高。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述不足，提供一種四氟硼酸鋰的制備方法。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種四氟硼酸鋰的制備方法，所述四氟硼酸鋰的反應原料為氫氟酸、硼酸、碳酸鋰；

所述制備過程包括以下步驟：

步驟一，在5～10℃的環境溫度下，將一定量的硼酸緩慢的加入到含有一定量氟化氫的水溶液中，進行攪拌，得到四氟硼酸溶液；硼酸完全加入到氟化氫溶液后，硼酸與氟化氫的反應時間為30～60min；硼酸與氟化氫的反應溫度控制在5～10℃；氟化氫與硼酸的摩爾比為3.5:1～4.5:1；

步驟二，將一定量的碳酸鋰緩慢的加入到四氟硼酸溶液中，反應2～4h，獲得含有四氟硼酸鋰的水溶液；碳酸鋰的加入量與硼酸的加入量的摩爾比為0.45:1～0.75:1；

步驟三，將含有四氟硼酸鋰的水溶液進行過濾，濾液使用蒸發裝置進行蒸發，達到一定蒸發量后停止蒸發，得到濃縮液；

步驟四，將濃縮液在5～35℃的溫度下結晶1h左右，隨后進行過濾；過濾得到濃縮液濾液以及四氟硼酸鋰濕品；過濾得到的濃縮液濾液可作為母液返回到步驟一中，繼續參與反應；

步驟五，將四氟硼酸鋰濕品放入烘箱進行干燥，干燥溫度130℃，干燥時間24h；再放入到真空烘干裝置內進行烘干；最后得到四氟硼酸鋰粗品；

步驟六，將四氟硼酸鋰粗品放入到重結晶溶劑中進行攪拌并溶解，得到四氟硼酸鋰粗品溶液；對四氟硼酸鋰粗品溶液進行抽濾，去除四氟硼酸鋰粗品溶液中的不溶雜質；得到四氟硼酸鋰濾液；

步驟七，將四氟硼酸鋰濾液在一定的溫度下進行蒸發及重結晶，達到一定蒸發量停止蒸發，隨后進行過濾，得到重結晶晶體以及重結晶濾液；蒸發及重結晶過程在10～17℃溫度下進行；

步驟八，將得到的重結晶晶體進行干燥后，得到四氟硼酸鋰；蒸發出的氣體進行回收冷卻后可作為重結晶溶劑繼續使用。

優選的，所述步驟一中，攪拌時的攪拌速率為200r/min～400r/min。