一种双草酸硼酸锂的制备工艺制造技术

本申请公开了一种双草酸硼酸锂的制备工艺，属于锂离子电池材料制造技术领域，解决了现有的制备工艺制得的双草酸硼酸锂产品纯度低的问题。制备方法包括以下步骤：S1、上料反应：按照反应式（1）LiOH＋Li2CO3+6H2C2O4·

【技术实现步骤摘要】
一种双草酸硼酸锂的制备工艺


[0001]本申请涉及锂离子电池材料制造
，更具体地说，它涉及一种双草酸硼酸锂的制备工艺。

技术介绍

[0002]电解液是电池中离子传输的载体，用于在锂电池的正负极之间传输离子，使得锂电池获得高电压、高比能等。目前，应用最广泛的电解质是六氟磷酸锂 (LiPF6)。但是六氟磷酸锂(LiPF6)的热稳定性低，容易发生水解；除此之外，六氟磷酸锂(LiPF6)分解会产生氢氟酸，一方面氢氟酸对人体及环境有危害，另一方面氢氟酸会使正极金属溶解，对电池的循环寿命和安全性能都有着不好的影响。
[0003]双草酸硼酸锂(LiBOB)是近年来使用广泛的一种锂离子电池电解质，其热稳定性以及化学稳定性都较好，电化学窗口宽，并且双草酸硼酸锂(LiBOB) 与典型电机材料表现出良好的相容性。基于上述优点，双草酸硼酸锂(LiBOB) 成为最有可能取代六氟磷酸锂(LiPF6)而商业化应用于锂离子电池中的锂盐。目前对双草酸硼酸锂(LiBOB)的制备方法主要有液相法和固相法两种，固相法主要通过锂源化合物、硼化合物和草酸化合物合成，合成之后的双草酸硼酸锂中含有较多的杂质，因此在合成双草酸硼酸锂后，需要经过提纯才能使用。
[0004]现有的提纯方法主要是冷却结晶法，将粗产品溶于有机溶剂中，过滤杂质之后，通过冷却析晶的方式，提高双草酸硼酸锂的纯度，但是该提纯工艺中杂质去除量较低，导致双草酸硼酸锂的纯度低，不利于实际生产应用。

技术实现思路

[0005]为了减少双草酸硼酸锂产品中杂质的含量，从而在保证收率≥95％的前提下，提高双草酸硼酸锂产品的纯度，本申请提供一种双草酸硼酸锂的制备工艺。
[0006]本申请提供的一种双草酸硼酸锂的制备工艺，包括以下步骤：
[0007]S1、上料反应：按照反应式(1)中的化学计量数先将二水草酸和硼酸加入到去离子水中，而后将碳酸锂和氢氧化锂加入到上述溶液中，制得双草酸硼酸锂溶液；
[0008]LiOH+Li2CO3+6H2C2O4·
2H2O+3H3BO3＝3LiBC4O8+23H2O+CO2(1)
[0009]S2、蒸干；
[0010]S3、一次提纯工艺如下：
[0011]S31、浓缩：向步骤S2处理后的溶液中加入丙二醇二甲醚，过滤；滤液加热浓缩；
[0012]S32、析晶：将S31浓缩处理后的溶液冷却，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出；
[0013]S33、离心：析晶后的溶液进行固液分离，得到一次双草酸硼酸锂粗产品；
[0014]S4、二次提纯工艺如下：
[0015]S41、浓缩：向步骤S33获得的一次双草酸硼酸锂粗产品中加入丙二醇二甲醚，过
滤；滤液加热浓缩；其中，步骤S31中丙二醇二甲醚与步骤S41中丙二醇二甲醚的重量份数比为1:(1.05
‑
1.2)；
[0016]S42、析晶：将S41浓缩处理后的溶液冷却，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出；
[0017]S43、离心：析晶后的溶液进行固液分离，得到双草酸硼酸锂产品。
[0018]通过采用上述技术方案，在保证收率≥95％的前提下，能够制备出高纯度的双草酸硼酸锂产品。S1为通过中和反应制得双草酸硼酸锂，S1中的去离子水提供反应环境，溶解二水草酸、硼酸、碳酸锂和氢氧化锂，先溶解二水草酸和硼酸，后溶解碳酸锂和氢氧化锂，这样能够避免反应中产生局部高温，生成副产物偏硼酸，反应方程式为LiOH+Li2CO3+6H2C2O4·
2H2O+ 3H3BO3＝3LiBC4O8+23H2O+CO2。S2采用蒸发的方式，去除双草酸硼酸锂溶液中的去离子水。S3是一次提纯工艺，S4是二次提纯工艺，两次提纯工艺均分为浓缩、析晶和离心三步，本申请通过一次提纯工艺和二次提纯工艺的协同配合作用，更具体的讲，控制步骤S31中丙二醇二甲醚与步骤S41中丙二醇二甲醚的重量份数比例，控制步骤S3中丙二醇二甲醚二氯甲烷的重量份数比例，控制步骤S4中丙二醇二甲醚二氯甲烷的重量份数比例，在保证收率≥95％的前提下，有效减少了双草酸硼酸锂产品的杂质含量，制得高纯度的双草酸硼酸锂。
[0019]优选的，步骤S31中丙二醇二甲醚与步骤S41中丙二醇二甲醚的重量份数比为1:1.05。
[0020]通过采用上述技术方案，合理控制步骤S31和步骤S41中丙二醇二甲醚的比例，进而控制副产物及杂质的溶解量，从而提高双草酸硼酸锂的纯度。
[0021]优选的，步骤S3中，丙二醇二甲醚与二氯甲烷的重量份数比为1： (1.02
‑
1.04)；步骤S4中，丙二醇二甲醚与二氯甲烷的重量份数比为1： (1.02
‑
1.04)。
[0022]优选的，步骤S3中，丙二醇二甲醚与二氯甲烷的重量份数比为1：1.02；步骤S4中，丙二醇二甲醚与二氯甲烷的重量份数比为1：1.02。
[0023]通过采用上述技术方案，控制丙二醇二甲醚和二氯甲烷之间的配比，进而增加丙二醇二甲醚溶解于二氯甲烷的量，从而提高一次提纯工艺和二次提纯工艺后双草酸硼酸锂的纯度。
[0024]优选的，步骤S31中，浓缩温度为102
‑
110℃，浓缩时间为1.5
‑
2.5h。
[0025]优选的，步骤S41中，浓缩温度为112
‑
115℃，浓缩时间为2
‑
2.5h。
[0026]通过采用上述技术方案，控制步骤S31和步骤S41的浓缩温度和浓缩时间，进而控制丙二醇二甲醚的蒸发量，提高双草酸硼酸锂的纯度，除此之外，通过控制浓缩温度和浓缩时间，控制反应时间，提高生产效率。
[0027]优选的，步骤S32搅拌速率为8
‑
16rpm/min；步骤S42搅拌速率为 8
‑
16rpm/min。
[0028]通过采用上述技术方案，搅拌速率对产品纯度有较大影响，搅拌速率太慢，会使结晶速率太快，包裹了杂质，降低了产品的纯度；搅拌速率过快，会导致结晶速度慢，每次出料较少，所需搅拌耗时，降低了生产速率。
[0029]优选的，步骤S32和步骤S42的冷却介质为水。
[0030]优选的，步骤S32冷却至20
‑
28℃,步骤S42冷却至30
‑
40℃。
[0031]综上所述，本申请具有以下有益效果：
[0032]1、利用本申请的制备工艺，通过两次提纯工艺，减少双草酸硼酸锂产品中的杂质
含量，进而有效的提高双草酸硼酸锂产品的纯度，本申请制备得到的双草酸硼酸锂产品的纯度≥99.9％，收率≥95％。
[0033]2、通过合理控制两次提纯工艺中的浓缩温度，减少副产物及杂质溶解量，从而提高双草酸硼酸锂的纯度。
具体实施方式
[0034]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0035]原料来源
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双草酸硼酸锂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、上料反应：按照反应式（1）中的化学计量数先将二水草酸和硼酸加入到去离子水中，而后将碳酸锂和氢氧化锂加入到上述溶液中，制得双草酸硼酸锂溶液；LiOH＋Li2CO3+6H2C2O4
•
2H2O＋3H3BO3=3LiBC4O8+23H2O+CO2(1)；S2、蒸干；S3、一次提纯工艺如下：S31、浓缩：向步骤S2处理后的溶液中加入丙二醇二甲醚，过滤；滤液加热浓缩；S32、析晶：将S31浓缩处理后的溶液冷却，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出；S33、离心：析晶后的溶液进行固液分离，得到一次双草酸硼酸锂粗产品；S4、二次提纯工艺如下：S41、浓缩：向步骤S33获得的一次双草酸硼酸锂粗产品中加入丙二醇二甲醚，过滤；滤液加热浓缩；其中，步骤S31中丙二醇二甲醚与步骤S41中丙二醇二甲醚的重量份数比为1:（1.05
‑
1.2）；S42、析晶：将S41浓缩处理后的溶液冷却，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出；S43、离心：析晶后的溶液进行固液分离，得到双草酸硼酸锂产品。2.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸锂的制备工艺制备方法，其特征在于，步骤S31中丙二醇二甲醚与步骤S41中丙二醇二甲醚的重量份数比为1:1.05。3.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸锂的制备工艺制备方法，其特征在于，步骤S3中，丙二醇二甲醚与二氯甲烷的重量份数比为1：（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘康，王宏义，
申请(专利权)人：河北津宏化工有限公司，
类型：发明
国别省市：