一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种2‑氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：（1）将2‑氟丙二酸二酯与氢氧化锂水溶液进行碱解反应，得到2‑氟丙二酸锂水溶液；（2）将步骤（1）中制得的2‑氟丙二酸锂水溶液浓缩后，进行真空干燥，得到2‑氟丙二酸锂；（3）将步骤（2）中制得的2‑氟丙二酸锂和三氟化硼络合物在有机溶剂中进行反应，得到2‑氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液；（4）将步骤（3）中制得的2‑氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，进行过滤、重结晶、干燥得到产品2‑氟丙二酸二氟硼酸锂。本发明专利技术通过对制备方法的改进，使得产品的收率和纯度提高。

A preparation method and application of 2-fluoromalonate lithium difluorborate

【技术实现步骤摘要】
一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法及其应用
本专利技术属于化学材料
，涉及一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法及其应用。
技术介绍
近年来各个领域对电池能量密度的需求飞速提高，迫切需要开发出高能量密度的锂离子电池。目前，商业化的锂离子电池主要是以石墨为负极材料，其理论比容量为372mA·h/g，而市场上的高端石墨材料已经可以达到360～365mA·h/g的能量密度，接近理论极限。因此为了能够持续提高锂离子电池的能量密度，硅基负极材料应运而生，其理论比容量能够达到3580～4200mA·h/g、脱锂电位<0.5V、储量丰富、原材料成本低廉，是极具潜力的下一代高能量密度负极材料。但是硅基负极材料在使用规程中存在两个关键缺陷：硅材料在脱嵌锂过程中反复膨胀收缩，致使负极材料粉化、脱落，并最终导致负极材料失去电接触而使电池彻底失效。硅材料表面SEI膜的持续生长，会一直不可逆地消耗电池中有限的电解液和来自正极的锂，最终导致电池容量的迅速衰减。针对硅基负极材料的缺陷，目前主要从以下两个方面加以解决：粘合剂方面：开发合适的粘合剂来保持电极结构的完整性，使得硅基负极在膨胀的时候体积变化率减小至合理的范围之内。电解液方面：采用高含量的电解液功能性添加剂FEC稳定碳硅负极SEI膜，但是高含量的FEC容易被高镍正极材料或者高电压NMC正极材料催化分解。另外，通过加入一定量的二草酸硼酸锂(LiBOB)和VC添加剂可以产生协同作用增加SEI膜的厚度，以此提高硅基负极材料的稳定性。另外，《Unsymmetricalfluorinatedmalonatoborateasanamphotericadditiveforhigh-energy-densitylithium-ionbatteries》，Jung-GuHan、JaeBinLee等公开了一种新型功能性添加剂2-氟丙二酸二氟硼酸锂(LiFMDFB)，其结构式为该物质的合成路线如下：该文献公开的合成方法存在产品收率低、纯度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种产品收率高、纯度高的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法及其应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一个目的是提供一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：(1)将2-氟丙二酸二酯与氢氧化锂水溶液进行碱解反应，得到2-氟丙二酸锂水溶液；(2)将步骤(1)中制得的2-氟丙二酸锂水溶液浓缩后，进行真空干燥，得到2-氟丙二酸锂；(3)将步骤(2)中制得的2-氟丙二酸锂和三氟化硼络合物在有机溶剂中进行反应，得到2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液；(4)将步骤(3)中制得的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，进行过滤、重结晶、干燥得到产品2-氟丙二酸二氟硼酸锂。优选地，所述的2-氟丙二酸二酯为2-氟丙二酸二甲酯和/或2-氟丙二酸二乙酯。优选地，所述的2-氟丙二酸二酯与所述的氢氧化锂的投料摩尔比为1:2.02～2.05。优选地，步骤(1)中，所述的氢氧化锂水溶液的质量浓度为5％～50％，进一步优选地为10％～30％，更优选为20％～25％。优选地，步骤(1)中，所述反应的温度为0～120℃，进一步优选为40～60℃。优选地，步骤(1)中，所述反应的时间为4～6小时。优选地，步骤(2)中，进行所述的真空干燥的温度为100～220℃，进一步优选为120～140℃。优选地，步骤(2)中，进行所述的真空干燥的干燥时间为8～16小时。优选地，步骤(3)中，所述的反应温度为50～120℃，进一步优选地为40～90℃。优选地，步骤(3)中，所述的反应的时间为8～20小时。优选地，步骤(3)中，所述的2-氟丙二酸锂和所述的三氟化硼络合物的投料摩尔比为1：1.95～2.5。优选地，步骤(3)中，所述的三氟化硼络合物为选自三氟化硼乙醚、三氟化硼碳酸二甲酯、三氟化硼碳酸二乙酯中的一种或多种。优选地，步骤(3)中，所述的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙腈、乙酸乙酯中的一种或多种。优选地，步骤(3)中，所述的2-氟丙二酸锂和所述的有机溶剂的投料质量比为1:3～3.5。本专利技术的另一个目的是提供一种所述的制备方法制得的2-氟丙二酸二氟硼酸锂。本专利技术的第三个目的是提供一种所述的2-氟丙二酸二氟硼酸锂在锂离子电池中的应用。优选地，所述的锂离子电池为硅基负极材料锂离子电池。由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术通过对制备方法的改进，使得产品的收率和纯度提高。具体实施方式下面的实施例为用来说明本专利技术的几个具体实施方式，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例1在304不锈钢反应釜中依次加入375g高纯水和125g无水氢氧化锂，然后搅拌30分钟进行彻底溶解，配制成25％浓度的氢氧化锂水溶液；然后将该溶液升温至60℃，最后加入2-氟丙二酸二甲酯质量为384.9g进行反应5小时，得到2-氟丙二酸锂的水溶液884.9g。将上述水溶液进行浓缩成固体，然后在130℃条件下进行真空干燥12小时，得到固体2-氟丙二酸锂质量为326.7g，收率95％。在304不锈钢反应釜中依次加入2-氟丙二酸锂质量326.7g、三氟化硼乙醚质量678.5g、碳酸二甲酯1000g，然后将反应温度升至80℃搅拌反应18小时。将反应液冷却后加入1000g正己烷进行反向析晶除杂，过滤杂质后得到2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，然后将该滤液在0℃条件下进行重结晶3次得到高纯2-氟丙二酸二氟硼酸锂晶体，将该晶体在110℃条件下进行真空干燥，即得到产品2-氟丙二酸二氟硼酸锂300g。经测定其Fe＝0.01ppm，Cr＝0.02ppm，Ni＝0.01ppm，离子色谱纯度为99.5％，收率70％。实施例2在304不锈钢反应釜中依次加入500g高纯水和125g无水氢氧化锂，然后搅拌30分钟进行彻底溶解，配制成20％浓度的氢氧化锂水溶液；然后将该溶液升温至60℃，最后加入2-氟丙二酸二乙酯质量为456.7g进行反应5小时，得到2-氟丙二酸锂的水溶液1081g。将上述水溶液进行浓缩成固体，然后在130℃条件下进行真空干燥12小时，得到固体2-氟丙二酸锂质量为309.5g，收率90％。在304不锈钢反应釜中依次加入2-氟丙二酸锂质量309.5g、三氟化硼乙醚质量809.8g、碳酸二甲酯1000g，然后将反应温度升至70℃搅拌反应12小时。将反应液冷却后加入1000g正己烷进行反向析晶除杂，过滤杂质后得到2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，然后将该滤液在0℃条件下进行重结晶3次得到高纯2-氟丙二酸二氟硼酸锂晶体，将该晶体在120℃条件下进行真空干燥，即得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n（1）将2-氟丙二酸二酯与氢氧化锂水溶液进行碱解反应，得到2-氟丙二酸锂水溶液；/n（2）将步骤（1）中制得的2-氟丙二酸锂水溶液浓缩后，进行真空干燥，得到2-氟丙二酸锂；/n（3）将步骤（2）中制得的2-氟丙二酸锂和三氟化硼络合物在有机溶剂中进行反应，得到2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液；/n（4）将步骤（3）中制得的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，进行过滤、重结晶、干燥得到产品2-氟丙二酸二氟硼酸锂。/n

【技术特征摘要】
1.一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将2-氟丙二酸二酯与氢氧化锂水溶液进行碱解反应，得到2-氟丙二酸锂水溶液；
（2）将步骤（1）中制得的2-氟丙二酸锂水溶液浓缩后，进行真空干燥，得到2-氟丙二酸锂；
（3）将步骤（2）中制得的2-氟丙二酸锂和三氟化硼络合物在有机溶剂中进行反应，得到2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液；
（4）将步骤（3）中制得的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的有机溶液，进行过滤、重结晶、干燥得到产品2-氟丙二酸二氟硼酸锂。


2.根据权利要求1所述的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特征在于：所述的2-氟丙二酸二酯为2-氟丙二酸二甲酯和/或2-氟丙二酸二乙酯。


3.根据权利要求1所述的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特征在于：所述的2-氟丙二酸二酯与所述的氢氧化锂的投料摩尔比为1:2.02~2.05。


4.根据权利要求1所述的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的氢氧化锂水溶液的质量浓度为5%~50%。


5.根据权利要求1所述的2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹凯，顾新红，蒋达伟，王冰桐，卢建龙，任齐都，
申请(专利权)人：江苏国泰超威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32