双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种双(2,2,2

【技术实现步骤摘要】
双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法及应用


[0001]本专利技术涉及到一种锂电池电解质溶液生产领域，具体而言，涉及到氟化有机溶剂氟化醚的生产方法以及其作为锂电池电解质溶液的应用。

技术介绍

[0002]氟化有机溶剂长期以来一直应用于锂离子电池中，与非氟化溶剂的常规电解质相比，氟化溶剂可以为电解质带来各种益处。双(2,2,2-三氟乙基)醚是一种耐氧化性能高、阻燃性好以及对石墨负极兼容性好的锂电池用电解液。通过向锂电池电解液中加入双(2,2,2-三氟乙基)醚，能够明显提高整个锂电池体系的耐氧化性能、阻燃性能以及对石墨负极良好的兼容性。双(2,2,2-三氟乙基)醚有助于电极界面形成优良的固体电解质界面膜，改善电解液和活性材料间的相容性，同时可以削弱分子间的粘性力，使得分子、离子的迁移阻力减小，进而降低粘度，改善电解液电导率，从而提高电池的循环稳定性以及电池容量保持率；同时，双(2,2,2-三氟乙基)醚本身性质具有良好的热稳定性，无闪点，从而显著提高了锂电池电解液的闪点，有效解决了电解液易燃问题。
[0003]传统的制备双(2,2,2-三氟乙基)醚的方法，如美国专利US3363006的双(2,2,2-三氟乙基)醚及其制备方法中，用2,2,2-三氟醇与二恶烷制备具有亲核性的2,2,2-三氟乙基钠，再与甲苯磺酸酯反应生成(2,2,2-三氟乙基)醚，预制2,2,2-三氟乙基钠要从金属钠为原点在二恶烷的环境下进行，其生产工艺复杂，并且对设备性能要求高，生产原料不易存储且不环保，另外，通过此方法生产的双(2,2,2-三氟乙基)醚的纯度达不到99％以上。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种能耐氧化性能高、阻燃性好、高纯度、制造安全的双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法及应用。
[0005]制备双(2,2,2-三氟乙基)醚的化学反应原理为：
[0006]CF3-CH2Cl+CF
3-CH2OH+KOH
→
CF
3-CH
2-O-CH
2-CF3+KCl+H2O
[0007]其中1,1,1-三氟-2-氯乙烷制备的化学反应原理为：
[0008]CCl2＝CHCl+3HF
→
CF
3-CH2Cl+2HCl
[0009]双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，包括以下步骤：
[0010]1)制备1,1,1-三氟-2-氯乙烷；
[0011]2)向压力反应釜中计量加入乙二醇500-550重量份、氢氧化钾0.9-1.1重量份、三氟乙醇100重量份，密闭反应釜,通入1,1,1-三氟-2-氯乙烷110-130重量份，搅拌升温至70-80℃反应2-4小时；
[0012]3)体系温度控制在70-90℃之间，向体系中加入极性溶剂，搅拌均匀，过滤氯化钾固体析出物得到滤液；
[0013]4)将滤液精馏。
[0014]在其中一个实施例中，步骤2)中搅拌转速为150-300/h。
[0015]在其中一个实施例中，步骤3)中的所述极性溶剂为水，水为8-10重量份。
[0016]在其中一个实施例中，步骤3)中搅拌时间为8-15分钟。
[0017]在其中一个实施例中，步骤4)所述精馏在精馏塔中完成，塔的塔板数为15-21层，塔底温度为158-168℃，塔顶温度为70-80℃，回流比为0.5-1.5，以及压力为8-15kPa。
[0018]在其中一个实施例中，在步骤1)制备1,1,1-三氟-2-氯乙烷包括以下步骤：
[0019]S1先将催化剂加入到1,1,1-三氟-2-氯乙烷反应釜中，用蒸汽加热反应釜温度达到100℃时，按一定速率通入氟化氢，三氯乙烯，氯气向反应釜中连续加入原料，控制反应釜压力为0.7～0.8Mpa，控制反应温度为100～115℃。
[0020]S2开启向气体缓冲槽的阀门，控制反应鼓泡器的温度为65～85℃。开启冷凝器的进水阀门，控制冷凝器顶温为40～45℃。
[0021]S3启动深冷系统，对放空尾气进行冷却收料。收集到的粗品1,1,1-三氟-2-氯乙烷经过精馏塔精馏去碱水洗后送去步骤2)碱解工段。
[0022]在其中一个实施例中，步骤S1中通气速度：氟化氢＜250L/h，三氯乙烯＜180L/h，氯气12～15Kg/h。
[0023]在其中一个实施例中，催化剂为五氯化锑。
[0024]双(2,2,2-三氟乙基)醚作为在锂电池电解液的应用。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]本工艺具有原料易得，不受供应限制，设备要求简单，没有特殊材质要求，工艺简单，完全符合生产需求，清洁生产，降低了设备成本，增加了公司产品的竞争能力，提高了经济效益。
[0027]运用氢氧化钾碱解1,1,1-三氟-2-氯乙烷与三氟乙醇反应生产双(2,2,2-三氟乙基)醚，由于采用了DCS自控控制反应，避免了反应过程人为的操作波动，使反应更稳定，大大增加了生产的安全性，提高了产品品质，降低了生产成本。
[0028]本专利技术分别制备了杂质含量少的1,1,1-三氟-2-氯乙烷以及在1,1,1-三氟-2-氯乙烷基础上制备双(2,2,2-三氟乙基)醚，制得产品收率为97.5％以上，纯度为99.98％以上，以及其含水率小于0.001％，可作为非易燃电解质或非水性锂离子电池电解质的溶剂应用于在锂电池电解质溶液领域。
具体实施方式
[0029]双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，包括以下步骤：
[0030]1)制备1,1,1-三氟-2-氯乙烷；
[0031]较佳的，作为一个可实施的方式，制备1,1,1-三氟-2-氯乙烷还包括以下步骤：
[0032]S1先将催化剂加入到1,1,1-三氟-2-氯乙烷反应釜中，用蒸汽加热反应釜温度达到100℃时，按一定速率通入氟化氢，三氯乙烯，氯气向反应釜中连续加入原料，控制反应釜压力为0.7～0.8Mpa，控制反应温度为100～115℃。
[0033]需要说明的是，本步骤中采用的催化剂为卤代烷烃常用的催化剂，可以为五氯化锑或其他金属卤化物。
[0034]较佳的，本步骤中，通气速度：氟化氢＜250L/h，三氯乙烯＜180L/h，氯气12～15Kg/h。
[0035]S2开启向气体缓冲槽的阀门，控制反应鼓泡器的温度为65～85℃。开启冷凝器的进水阀门，控制冷凝器顶温为40～45℃。
[0036]本专利技术通过通气速率和温度控制调节提高1,1,1-三氟-2-氯乙烷产率和纯度。
[0037]S3启动深冷系统，对放空尾气进行冷却收料。采用气体原料制备气体，增加了反应速率及反应均匀性，再用深冷降温，有利于反应过程的控制，能够保证目标反应物的生成和收集。收集到的粗品1,1,1-三氟-2-氯乙烷经过精馏塔精馏去碱水洗后送去步骤2)碱解工段。
[0038]需要说明的是，粗品1,1,1-三氟-2-氯乙烷经过精馏塔精馏去碱水是常用的卤代烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：1)制备1,1,1-三氟-2-氯乙烷；2)向压力反应釜中计量加入乙二醇500-550重量份、氢氧化钾0.9-1.1重量份、三氟乙醇100重量份，密闭反应釜,通入1,1,1-三氟-2-氯乙烷110-130重量份，搅拌升温至70-80℃反应2-4小时；3)体系温度控制在70-90℃之间，向体系中加入极性溶剂，搅拌均匀，过滤氯化钾固体析出物得到滤液；4)将滤液精馏。2.根据权利要求1所述的双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，其特征在于：步骤2)中搅拌转速为150-300/h。3.根据权利要求1所述的双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，其特征在于：步骤3)中的所述极性溶剂为水，水为8-10重量份。4.根据权利要求1所述的双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，其特征在于：步骤3)中搅拌时间为8-15分钟。5.根据权利要求1所述的双(2,2,2-三氟乙基)醚的合成方法，其特征在于：步骤4)所述精馏在精馏塔中完成，塔的塔板数为15-21层，塔底温度为158-168℃，塔顶温度为70-80℃，回流比为0.5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐祥松，高国军，陈建海，李建民，何金峰，刘俊，
申请(专利权)人：江苏蓝色星球环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：