一种二草酸硼酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二草酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：取草酸与含硼化合物混合，于40～130℃、常压、机械搅拌条件下反应，再于60～220℃的温度条件下真空干燥；在该反应过程中，草酸与含硼化合物生成二草酸硼酸；将上述步骤得到的反应物冷却至室温，加入极性溶剂，搅拌溶解；将上述步骤得到的溶液进行过滤，在滤液中加入锂盐化合物，于室温至回流温度下进行反应；二草酸硼酸与锂盐化合物反应生成二草酸硼酸锂；上述反应完毕后，将反应液冷却至室温，再进行过滤，滤液依次经过浓缩、结晶、干燥，得到固体二草酸硼酸锂产品。该方法反应温和，工艺简单，生产成本低，经济环保，且反应产率高，可以得到高纯度的二草酸硼酸锂，且比较适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种二草酸硼酸锂的制备方法
本专利技术属于锂离子电池行业所用的电解质锂盐的合成
，具体涉及一种二氟草酸硼酸锂的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、无记忆效应、环境污染小等优点，是最具有吸引力和发展潜力的二次电池，同时也是混合动力汽车和纯电动汽车电源的首选。电解质是锂离子电池的基础关键材料之一，作为电解液的主要成分，其性能对电解液和锂离子电池，发挥着决定性作用。六氟磷酸锂作为目前商业化中最成熟最常用的电解质盐，其存在一定的缺陷。六氟磷酸锂易水解，热稳定性较差，在微量水分下即发生分解反应，生成腐蚀性的氢氟酸，会造成锂离子电池性能的衰减和失效。二草酸硼酸锂LiBOB作为一种新型电解质锂盐，具有良好的化学性能和稳定性能，其热分解温度可达300℃。LiBOB的添加，能够在碳负极形成稳定的SEI膜，防止溶剂分子的嵌入，具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，可提高锂离子电池的稳定性和安全性，延长锂离子电池使用寿命。目前，二草酸硼酸锂的制备方法主要为固相法和液相法，反应原料均采用草酸、硼源和含锂化合物(如氢氧化锂或碳酸锂)，生成二草酸硼酸锂和水。二草酸硼酸锂易吸水，形成二草酸锂水合物，同时，在水的作用下，发生部分水解反应，水解反应式如下：LiB(C2O4)2+2H2O→LiBO2+2H2C2O4；LiB(C2O4)2+3H2O→LiOOCCOOH+H3BO3+H2C2O4；以上的制备方法中，反应过程中难以避免的产生水；而水的存在，会造成最终产品中水分含量较高，且难以除尽；同时，二草酸硼酸锂会部分水解，尤其在加热脱水时，水解加速，导致产品收率偏低，三废多。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种二氟草酸硼酸锂的制备方法，该方法反应温和，工艺简单，生产成本低，经济环保，且反应产率高，可以得到高纯度的二草酸硼酸锂，且比较适合于工业化生产。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种二草酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：(1)取一定量的草酸与含硼化合物混合，于40～130℃、常压、机械搅拌条件下反应1～12小时，再于60～220℃的温度条件下真空下干燥2～8小时；在该反应过程中，草酸与含硼化合物生成二草酸硼酸；(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的反应物冷却至室温，然后加入极性溶剂，搅拌溶解1～8小时；(3)将步骤(2)得到的溶液进行过滤，在滤液中加入锂盐化合物，于室温至回流温度的温度范围下，反应1～8小时；在接近无水的条件下，二草酸硼酸与锂盐化合物反应生成二草酸硼酸锂；(4)步骤(3)的反应完毕后，将反应液冷却至室温，再进行过滤，滤液依次经过浓缩、结晶、洗涤、干燥，得到固体二草酸硼酸锂产品。作为优选，所述草酸为无水草酸或二水合草酸；所述含硼化合物为硼酸、三氧化二硼、偏硼酸、焦硼酸中的一种或两种及以上的混合。进一步的，草酸与含硼化合物的加入量按照草酸根离子与硼元素的摩尔比计算；具体的，草酸根离子与硼元素的摩尔比为(2～2.2):1。作为优选，步骤(2)中的极性溶剂选自乙腈、丙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、甲乙酮、1,4-二氧六环、1,4-丁内酯、四氢呋喃中的一种或两种及以上的组合。进一步的，极性溶剂的加入量为步骤1)中干燥后的二草酸硼酸质量的1～5倍。更进一步的，极性溶剂的水分含量控制在500ppm以内。作为优选，所述锂盐化合物为无水卤代锂盐、氢化锂、氮化锂中的一种；如果为卤代锂盐，则选自氟化锂、氯化锂、溴化锂中的一种；进一步的，锂盐化合物的加入量按照含硼化合物中的硼元素的摩尔量计算；具体的，锂盐化合物的摩尔量为含硼化合物中的硼元素的摩尔量的1～1.1倍。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用草酸先与含硼化合物生成中间体二草酸硼酸，二草酸硼酸不会与水分子结合形成结晶水络合物，且经过真空干燥后，水分去除较彻底；从而，下一步的二草酸硼酸与锂盐化合物的反应过程，处于接近无水的条件，且也不会产生水，如此则可避免反应后得到的二草酸硼酸锂产品与水接触而导致水解，提高了产品收率和纯度。此外，反应原料中的过量的锂盐化合物在极性溶剂中几乎不溶，通过过滤即可去除，有利于提高最终产品的纯度；本专利技术的制备方法在反应结束后的后处理简单方便，通过浓缩、结晶、洗涤、干燥，即可得到二草酸硼酸锂产品。本专利技术制备方法的整个反应过程几乎无副反应，反应产率高，所得到的产品中水分残留量低，产品易提纯，产品纯度高。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1该实施例1的一种二草酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：(1)取126g(1mol)二水草酸与31g(0.5mol)硼酸加入到带搅拌装置的三口烧瓶内，将上述反应原料在常压、机械搅拌条件下，升温至55℃，反应2小时；减压后，继续升温至90℃，在此温度下真空干燥8小时；烧瓶内得到白色蜂窝状的固体反应物；在上述该反应过程中，二水草酸与硼酸生成二草酸硼酸；该步骤(1)的反应式如下：2H2C2O4.2H2O+H3BO3→HB(C2O4)2+5H2O(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的反应物冷却至室温，称重后，反应物的净重为85g；然后向上述反应物中加入水分含量为180ppm的乙酸乙酯320g，搅拌溶解2小时；(3)将步骤(2)得到的溶液进行过滤，在滤液中分批缓慢加入无水氯化锂21g(0.5mol)，于25℃下搅拌反应8小时；在该步骤(2)中，在接近无水的条件下，二草酸硼酸与无水氯化锂反应生成二草酸硼酸锂；反应式如下：HB(C2O4)2+LiCl→LiB(C2O4)2+HCl↑反应过程中产生的氯化氢气体，逸出后，采用水吸收；(4)步骤(3)的反应完毕后，将反应液冷却至室温，再进行过滤，滤液经过浓缩结晶后，再利用石油醚洗涤数次后，于真空下干燥，得到固体二草酸硼酸锂产品81g，收率为83.5％，产品纯度为99.81％，产品水分含量为38ppm。实施例2该实施例2的一种二草酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：(1)取198g(2.2mol)无水草酸与35g(0.5mol)三氧化二硼加入到带搅拌装置的三口烧瓶内，将上述反应原料在常压、机械搅拌条件下，升温至85℃，反应8小时；减压后，继续升温至200℃，在此温度下真空干燥2小时；烧瓶内得到白色蜂窝状的固体反应物；在上述该反应过程中，二水草酸与硼酸生成二草酸硼酸；(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的反应物冷却至室温，称重后，反应物的净重为178g；然后向上述反应物中加入水分含量为230pp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二草酸硼酸锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)取一定量的草酸与含硼化合物混合，于40～130℃、常压、机械搅拌条件下反应1～12小时，再于60～220℃的温度条件下真空干燥2～8小时；在该反应过程中，草酸与含硼化合物生成二草酸硼酸；/n(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的反应物冷却至室温，然后加入极性溶剂，搅拌溶解1～8小时；/n(3)将步骤(2)得到的溶液进行过滤，在滤液中加入锂盐化合物，于室温至回流温度下，反应1～8小时；在接近无水的条件下，二草酸硼酸与锂盐化合物反应生成二草酸硼酸锂；/n(4)步骤(3)的反应完毕后，将反应液冷却至室温，再进行过滤，滤液依次经过浓缩、结晶、干燥，得到固体二草酸硼酸锂产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种二草酸硼酸锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取一定量的草酸与含硼化合物混合，于40～130℃、常压、机械搅拌条件下反应1～12小时，再于60～220℃的温度条件下真空干燥2～8小时；在该反应过程中，草酸与含硼化合物生成二草酸硼酸；
(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的反应物冷却至室温，然后加入极性溶剂，搅拌溶解1～8小时；
(3)将步骤(2)得到的溶液进行过滤，在滤液中加入锂盐化合物，于室温至回流温度下，反应1～8小时；在接近无水的条件下，二草酸硼酸与锂盐化合物反应生成二草酸硼酸锂；
(4)步骤(3)的反应完毕后，将反应液冷却至室温，再进行过滤，滤液依次经过浓缩、结晶、干燥，得到固体二草酸硼酸锂产品。


2.根据权利要求1所述的一种二草酸硼酸锂的制备方法，其特征在于，所述草酸为无水草酸或二水合草酸；所述含硼化合物为硼酸、三氧化二硼、偏硼酸、焦硼酸中的一种或两种及以上的混合。


3.根据权利要求1所述的一种二草酸硼酸锂的制备方法，其特征在于，草酸与含硼化合物的加入量按照草酸根离子与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勇，张先林，沈鸣，陆海媛，曹娜，
申请(专利权)人：江苏华盛锂电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32