草酸硼酸锂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备草酸硼酸锂的方法，该方法包括：以草酸烷基酯和含硼化合物为原料，与碱性锂试剂进行中和反应生成含草酸硼酸锂的反应混合物；所述碱性锂试剂选自氢氧化锂或碱性锂盐。本发明专利技术的制备方法避免产物在干燥过程中分解，从而有效提高产品收率和纯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备草酸硼酸锂的方法，特别是制备高纯度草酸硼酸锂的 方法。
技术介绍
草酸硼酸锂产品通常具有纯度上的要求。例如，草酸硼酸锂产品中的双草 酸硼酸锂主要应用于大功率锂电池的锂离子电解液中，可有效改善其高温循环 性，尤其是应用于混合动力锂电池电解液中。而双草酸硼酸锂的纯度对电解液 的性能有直接的影响。为此，有必要获得一种容易分离得到高纯度。在现有的草酸硼酸锂产品，例如双草酸硼酸锂的合成研究中，已经报道的 一种方法是采取草酸为原料，与硼酸和碳酸锂直接反应生成双草酸硼酸锂。另 一种方法是采用在甲苯或者苯等非极性溶剂下，以草酸，硼酸以及碳酸锂中反 应生成双草酸硼酸锂。这两种方法都存在如下问题在进一步干燥过程中容易 引起分解，生成草酸氢锂；同时也为提纯带来困难，影响产品纯度。其它的草酸硼酸锂产品(例如单草酸硼酸锂)也具有类似的问题，也即在进 一步干燥过程中容易引起分解。例如，在中国专利200510011555.7中，公开了一种双草酸基硼酸锂合成方 法，它采用固相合成方法，首先，将反应原料锂化合物、硼化合物以及草酸根化合物进行球磨混合，其化合物摩尔数比值为Li: B :草酸根=1 :i:2，球磨温度为5"C 70"C，球磨时间为1 4小时。然后，升温加热球磨好的原料使之进 行化学反应，其反应环境为氮气、氩气或真空环境；反应温度为8(TC 30(TC; 反应时间为2小时 24小时；获得到LiB(C20"2。上述合成方法的缺点是，它采 用草酸作为原料，存在如上所述的问题，也即在进一步干燥过程中容易引起分 解，生成草酸氢锂；同时也为提纯带来困难，影响产品纯度。为了解决上述问题，在中国专利申请200610105305.4中公开了一种双乙二 酸硼酸锂的提纯方法，该方法是先将主含量低、水份含量高的LiBOB溶解于经干燥，重蒸处理的极性非质子溶剂中，待溶液饱和后过滤、蒸发浓縮；然后将浓縮后的溶液于-10 -4(TC的温度下冷冻1 5h，并将所得固相物质置于真空 干燥箱中干燥，即得纯化的LiBOB产品。显然，这种方法步骤繁琐，成本高昂。 为此，本领域缺乏一种容易分离得到高纯度草酸硼酸锂的方法，用以简化后 续的干燥、提纯过程。因此，本领域迫切需要一种高纯度， 避免产物在干燥过程中分解，从而有效提高产品收率和纯度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于获得一种高纯度，避免产物在干燥 过程中分解，从而有效提高产品收率和纯度。本专利技术第一方面提供一种制备草酸硼酸锂的方法，该方法包括以草酸烷基酯和含硼化合物为原料，与碱性锂试剂进行中和反应生成含草酸硼酸锂的反应混合物；所述碱性锂试剂选自氢氧化锂或碱性锂盐。在本专利技术的一个具体实施方式中，包括如下步骤，下述步骤同步或分步进行(a) 以草酸垸基酯和含硼化合物为原料，加热生成草酸硼酸酐和垸基醇；所 述烷基为C广。6烷基；(b) 除去步骤(a)得到的烷基醇，得到纯化的草酸硼酸酐；(c) 步骤(b)的纯化的草酸硼酸酐与碱性锂试剂中和反应，生成含草酸硼酸锂 的反应混合物；优选地，所述步骤(a)的加热温度在110 25(TC的温度范围内进行。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(b)在步骤(a)开始之后至结束之前的任意时间内进行；或 所述步骤(c)在步骤(a)开始之后至结束之前的任意时间内进行。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(a)的草酸垸基酯具有以下结构式(I):<formula>formula see original document page 7</formula>(I)式中，R,和R2为相同或不同的C广C6烷基；禾口/或所述步骤(a)的含硼化合物是氧化硼、硼酸或其组合。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(b)的草酸硼酸酐是具有如下结构式的(11—a)、 (II一b)化合物或其组合<formula>formula see original document page 7</formula>优选地，所述草酸硼酸酐为式(II一a)的双草酸硼酸酐<formula>formula see original document page 7</formula>(II一b);在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(C)的草酸硼酸锂是具有如下结构式(m — a)、 (III —b)的化合物或其组合<formula>formula see original document page 7</formula>优选地，所述草酸硼酸锂为式(III一a)的双草酸硼酸锂:<formula>formula see original document page 7</formula>(III —b);在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(c)的碱性锂试剂选自Li2C03、 LiOH或其组合。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述草酸烷基酯、含硼化合物以及碱性锂试剂的摩尔比在(1 10):(0.4 5):1的范围内，.优选地，所述草酸垸基酯、含硼化合物以及碱性锂试剂的摩尔比在(1 3.5):(0.4 1.1):1的范围内。在本专利技术的一个具体实施方式中，还包括步骤(d):将所述步骤(C)的含草酸 硼酸锂的反应混合物进行分离和干燥，得到纯度不低于99.9重量％的双草酸硼 酸锂、单草酸硼酸锂或其组合。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(d)的分离步骤采用过滤、结晶、萃取、蒸馏、精馏或其组合；优选地，所述分离步骤包括如下步骤(dl)将步骤(C)的含草酸硼酸锂的反应混合物进行充分溶解，得到固体单草 酸硼酸锂固体组分和含有双草酸硼酸锂的液体组分；(d2)将步骤(dl)的液体组分进行减压精馏，获取30 60。C/0.1 200kPa馏 分，得到纯化的双草酸硼酸锂。具体实施例方式本专利技术的专利技术人针对现有技术中存在的产品纯度以及水份难以去除问题， 经过深入研究后发现了一种适合于生产草酸硼酸锂的新工艺方法。本专利技术采用 草酸烷基酯为原料，因生成副产物为醇，而不是水，进而从根本上根除产品中 水份处理问题，同时避免产物含结晶水在干燥过程中分解，从而有效提高产品 收率和纯度。本专利技术的原理如下专利技术人发现，在草酸硼酸锂的制取中，现有技术的草酸硼酸锂经常含有无 法清除的杂质，特别是双草酸硼酸锂，更加容易引入杂质而难以满足后续产品 的纯度要求。专利技术人发现这些杂质的成因在于，草酸硼酸锂在进一步干燥过程 中容易引起分解，生成草酸氢锂等杂质；这些杂质为提纯带来困难，影响产品 纯度。专利技术人进一步研究双草酸硼酸锂特别容易分解的原因，发现原因在于其通 常采用草酸为原料，反应中生成水，同时与产物双草酸硼酸锂形成稳定的一分子结晶水，而水合双草酸硼酸锂在进一步干燥过程中容易引起分解生成草酸氢 锂。针对上述发现，专利技术人采用了草酸烷基酯作为原料，并在反应过程中脱除 所生成的低沸点物质，从而避免了水合草酸硼酸锂的形成，从源头上解决了后 续干燥中容易分解的问题。专利技术人发现上述手段有效地避免了在后续干燥过程 中发生的分解过程，大大提高了产品的纯度，使得其分离方法大为简化，分离 效果大为提高，获得了显著的效果。如本文所用，所述的术语"烷基"，除非另有说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备草酸硼酸锂的方法，该方法包括：以草酸烷基酯和含硼化合物为原料，与碱性锂试剂进行中和反应生成含草酸硼酸锂的反应混合物；所述碱性锂试剂选自氢氧化锂或碱性锂盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张先林，杨志勇，刘东，汪许诚，曹晓东，
申请(专利权)人：张家港市华盛化学有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]