[發(fā)明專利]一種高溫水相法制備的高純雙草酸硼酸鋰及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910064856.8
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109796481B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜建委;楊冰;周彤;鐘子坊;吳財平
• 申請（專利權(quán)）人: 杉杉新材料（衢州）有限公司
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02;H01M10/0567
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明公開了一種高溫水相法制備的高純雙草酸硼酸鋰及其應(yīng)用。所述制備方法包括高溫預(yù)溶、鋰化水解、高溫脫水、溶解提純、動態(tài)結(jié)晶、干燥，其中，所述高溫預(yù)溶是將去離子水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌條件下，按照摩爾配比加入草酸二水合物和硼酸，升高溫度后，在高溫條件下預(yù)溶一段時間；所述動態(tài)結(jié)晶、干燥是在溶解提純后將母液加入到結(jié)晶釜中，開啟攪拌，并逐漸降溫至晶體析出，過濾后將晶體進行真空干燥，得雙草酸硼酸鋰成品。本發(fā)明采用的高溫預(yù)溶步驟，保證了反應(yīng)物料混合均勻，對設(shè)備和反應(yīng)條件要求低，可提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率；采用的動態(tài)結(jié)晶法，使得制備的產(chǎn)品純度高，對于提高鋰離子電池性能的應(yīng)用具有巨大優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工新能源領(lǐng)域，具體是涉及一種高溫水相法制備的高純雙草酸硼酸鋰及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

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共軛結(jié)構(gòu)。LiBOB的添加對于提高鋰離子電池的穩(wěn)定性和安全性，延長鋰離子電池的使用壽命具有重要意義，應(yīng)用于鋰電池時具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有較高的電導(dǎo)率和較寬的電化學(xué)窗口，參與成膜，在負極處快速形成致密穩(wěn)定的SEI膜，防止溶劑分子的不可逆嵌入。

目前雙草酸硼酸鋰的制備方法主要有一步法和兩步法。一步法是將草酸、硼源、鋰源按照一定的比例混合，直接通過高溫加熱的方法進行反應(yīng)，反應(yīng)完成后進行提純處理。兩步法的工藝流程稍復(fù)雜，第一步是通過草酸和硼酸之間的酯化反應(yīng)，制備雙草酸硼酸酯；然后再在鋰鹽的存在下進行水解，制備雙草酸硼酸鋰；根據(jù)反應(yīng)的不同，最后進行提純。

一步法具有工藝流程簡單的優(yōu)點，是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用的主要方法；但由于固體之間的混合難以均勻，并且固體間接觸不充分，反應(yīng)不徹底，有產(chǎn)率低，雜質(zhì)多的缺點，即便通過后期提純，可以得到合格的產(chǎn)品，但是，由于產(chǎn)率低，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高；并且一步法對設(shè)備的要求較高，能耗大。兩步法通常在有機溶劑中進行，混合均勻，反應(yīng)更易進行，純度較高，條件溫和。但由于硼酸和草酸的性質(zhì)差別較大，很少有溶劑能夠同時溶解這兩種物質(zhì)，需要的溶劑量較大，原材料成本高；并且該方法實際操作繁瑣，雙草酸硼酸酯難以制備，而有機溶劑的使用限制了反應(yīng)溫度，使得實際制備過程中反應(yīng)難以進行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供了一種高溫水相法制備的高純雙草酸硼酸鋰及其應(yīng)用。

為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明高純雙草酸硼酸鋰的高溫水相法制備方法包括高溫預(yù)溶、鋰化水解、高溫脫水、溶解提純、動態(tài)結(jié)晶、干燥六個步驟，反應(yīng)過程見反應(yīng)式I：

所述高溫預(yù)溶是將去離子水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌條件下，按照摩爾配比加入草酸二水合物和硼酸，升高溫度后，在高溫條件下預(yù)溶一段時間；

所述鋰化水解是將鋰源逐漸投加到高溫預(yù)溶后的溶液中，并不斷攪拌；

所述高溫脫水是在鋰化水解后升高溫度進行脫水得到雙草酸硼酸鋰粗產(chǎn)物；

所述溶解提純是在高溫脫水后將雙草酸硼酸鋰粗產(chǎn)物加入到有機溶劑中升高溫度進行溶解，攪拌，過濾，濾液濃縮后，得到60-80℃的母液；

所述動態(tài)結(jié)晶、干燥是在溶解提純后將母液加入到結(jié)晶釜中，開啟攪拌，并逐漸降溫至晶體析出，過濾后，將晶體進行真空干燥，得到雙草酸硼酸鋰成品。

從反應(yīng)式I可以看出，該反應(yīng)為固相混合反應(yīng)，固相反應(yīng)過程中，對傳質(zhì)要求很高，需要進行高溫反應(yīng)，并且由于混合不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，因而設(shè)備要求和成本均偏高。而本發(fā)明采用的是高溫水相合成法，在前期的混合過程中，是溶液之間的接觸反應(yīng)，因而混合充分，轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)溫度較低。

進一步地，所述高溫預(yù)溶中去離子水與硼酸摩爾比為8-15:1。

更進一步地，所述高溫預(yù)溶中在高溫條件下預(yù)溶一段時間指的是保持溫度為100-130℃，保持時間為0.5-3h，優(yōu)選為1-2h。