[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙草酸硼酸鋁的合成方法及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910686738.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110380049A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李世友;李文博;崔孝玲;李春雷;韓亞敏;楊莉;王鵬;王潔;魏媛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/58
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/0562;C01B35/12
• 代理公司: 西安合創(chuàng)非凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61248
• 代理人: 惠銀銀

本發(fā)明公開(kāi)了一種雙草酸硼酸鋁的合成方法，包括如下步驟：按照雙草酸硼酸鋁中各元素的化學(xué)計(jì)量比，將一定量的硼酸、草酸和鋁的化合物在高溫下干燥處理后，混勻，壓片，在高溫條件下進(jìn)行固固反應(yīng)得到白色固體，然后將白色固體徹底干燥，在非水溶劑中進(jìn)行萃取，最后將萃取液蒸發(fā)結(jié)晶得到最終產(chǎn)品雙草酸硼酸鋁。本發(fā)明所提供的工藝路線的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)率高達(dá)70%以上，反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單易操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)材料領(lǐng)域，具體涉及一種雙草酸硼酸鋁的合成方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前發(fā)展比較成熟的鋰離子二次電池具有能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)、 自放電小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用作各種便攜電子產(chǎn)品的工作電源（手機(jī)、掌上電腦等），并逐漸應(yīng)用為移動(dòng)式裝備的動(dòng)力電池（電動(dòng)車(chē)、潛艇等）。但是， 全球鋰資源并不富裕，地殼中豐度僅為0.006% ，同時(shí)分布不均，成為未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用的憂(yōu)患。

與鋰資源相比，鋁元素是地殼中含量最豐富的金屬元素，含量8.3%。主要以鋁硅酸鹽礦石存在，還有鋁土礦和冰晶石。鋁及鋁合金是當(dāng)前用途十分廣泛的、最經(jīng)濟(jì)適用的材料之一。

隨著全球汽車(chē)市場(chǎng)逐步電動(dòng)化的改變，電池的需求量也不斷增加。盡管鋰離子電池在為移動(dòng)電子設(shè)備提供動(dòng)力方面取得了巨大成功，但在可再生能源應(yīng)用方面，鋰離子電池的使用周期有限，安全隱患大，成本相對(duì)較高。另一方面，是因?yàn)殇X離子電池充電快，循環(huán)壽命長(zhǎng)。由于其多重氧化還原態(tài)，它也具有最高的理論容量之一鋁是地球地殼中第三豐富的元素，也是非常廉價(jià)的鋰金屬替代物。由鋁制成的電池具有最高電壓，可存儲(chǔ)最多能量，并且提供最高電流，其存儲(chǔ)容量是鋰離子電池的4倍，而且攜帶的電荷是鋰離子電池的3倍。將有望替代現(xiàn)有的鋰離子電池。所以制備相應(yīng)的鋁鹽就具有很高的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在固固中混合實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物均勻反應(yīng)，結(jié)合有機(jī)溶劑實(shí)現(xiàn)活性成分的萃取，最終得到高質(zhì)量產(chǎn)品的雙草酸硼酸鋁的合成方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種雙草酸硼酸鋁的合成方法，包括如下步驟：按照雙草酸硼酸鋁中各元素的化學(xué)計(jì)量比，將一定量的硼酸、草酸和鋁的化合物在高溫下干燥處理后，混勻，壓片，在高溫條件下進(jìn)行固固反應(yīng)得到白色固體，然后將白色固體徹底干燥，在非水溶劑中進(jìn)行萃取，最后將萃取液蒸發(fā)結(jié)晶得到最終產(chǎn)品雙草酸硼酸鋁。

進(jìn)一步地，所述鋁的化合物為氫氧化鋁、氯化鋁、三氧化二鋁、異丙醇鋁、硫酸鋁、硝酸鋁、鈷酸鋁等中的一種。

進(jìn)一步地，所述鋁的化合物與草酸的摩爾比為1:6～7。

進(jìn)一步地，包括如下步驟：

S1、按照雙草酸硼酸鋁中各元素的化學(xué)計(jì)量比，稱(chēng)取一定質(zhì)量的硼酸、草酸和氫氧化鋁；

S2、將稱(chēng)取的硼酸和氫氧化鋁在50～90℃，非真空條件下進(jìn)行干燥處理，并將草酸在80～150℃，真空條件下進(jìn)行干燥處理；

S3、將完成干燥處理后的硼酸、草酸和氫氧化鋁混勻后，壓片，在120～180℃固固反應(yīng)12～15h，徹底干燥，得到粗產(chǎn)品；

S4、將得到的粗產(chǎn)品在乙腈或碳酸二甲酯中進(jìn)行萃取，將萃取液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶即得到純度達(dá)到98%以上的雙草酸硼酸鋁。

進(jìn)一步地，所述硼酸、草酸、氫氧化鋁的摩爾比為3:6:1。

本發(fā)明合成的雙草酸硼酸鋁的應(yīng)用，其可作為二次電池的鋁鹽，比如：可作為二次電池高溫電解液體系的電解質(zhì)鹽；可作為二次電池正極材料包覆、摻雜的原料等，還可以用來(lái)合成一些新材料。

本發(fā)明所提供的工藝路線的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)率高達(dá)70%以上，反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單易操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明