双丙二酸硼酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双丙二酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：一、将丙二酸、四氟硼酸锂、反应溶剂加入到反应容器中，升温至40~60℃，然后将催化助剂滴加至反应容器中，滴加完催化助剂后，继续40~60℃保温反应6~8h，反应结束后得到双丙二酸硼酸盐反应液；所述的催化助剂为三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、四氯硅烷中的任意一种；二、反应液提纯后得到双丙二酸硼酸锂盐纯品。本发明专利技术的优点在于：一步合成，工艺路线简单，反应条件温和，操作方便，无需采用复杂的设备即可得到，反应过程中无毒害产物生成，反应生成的酸性气体只需要使用碱液进行吸收即可，整个反应过程安全环保，且合成的产品纯度高，收率高，具有高度的产业利用价值。具有高度的产业利用价值。具有高度的产业利用价值。

【技术实现步骤摘要】
双丙二酸硼酸锂的制备方法


[0001]本专利技术具体涉及双丙二酸硼酸锂盐制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，有机阴离子电解质盐越来越受到研究者的青睐，开始对其不断地研究和改进，由于其阴离子半径大、电荷分布散、电子离域化作用强等特点，使其电导率较高并且有助于电池电化学稳定性以及热稳定性的提高。在这一类有机阴离子锂盐中，新型电解质锂盐LiODFB、LiBOB和LiPF6被认为是最有可能作为传统电解质锂盐的替代品之一，它们拥有着良好的稳定性、较高的溶解度以及电导率、较宽的电化学窗口等众多良好的性质。
[0003]为了尽可能的挖掘有机阴离子锂盐作为电解质锂盐所具有的优势、得到拥有更好的物化性能的有机阴离子锂盐，增加锂盐的阴离子半径以及改变阴离子构型可能是最有效的两种手段，对比ODFB
‑
、BOB
‑
离子而言，丙二酸硼酸根离子(MDFB
‑
)以及双丙二酸硼酸根离子(BMB
‑
)的2
‑
位通过有机合成的方法易于修饰和衍生化，可以得到更多不同结构的有机阴离子使得这一类的锂盐拥有更好的扩展性，研究表明：（双）丙二酸硼酸盐结构中环应变的降低和分子中氟原子数量的减少有利于提高锂盐热稳定性和水稳定性以及与醚溶剂的相容性。因此，（双）丙二酸硼酸锂盐具有很大的市场前景。
[0004]其中双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，目前主要有以下两种：一、使用碳酸锂、丙二酸和硼酸在水相中反应生成双丙二酸硼酸锂，再经除水，结晶干燥得到产品。该方法的缺点在于：原料来源不易得且储存困难，反应过程高温高压，不适合工业化生产。
[0005]二、丙二酸与三甲基氯硅烷反应先生成双(三甲基甲硅烷基)
‑
丙二酸，再与四甲基硼酸锂反应生成双丙二酸硼酸锂盐，该方法的缺点在于：反应流程复杂，反应条件苛刻，生成的中间体双(三甲基甲硅烷基)
‑
丙二酸易分解，对最终的产品纯度造成很大的影响，只适合实验室少量制备研究，不适合工业化生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种双丙二酸硼酸锂的制备方法，该制备方法原料易得，制备过程简单，易提纯、成本低，适于工业推广。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：双丙二酸硼酸锂盐，其结构是如下：。
[0008]双丙二酸硼酸盐的制备方法，包括如下步骤：一、将丙二酸、四氟硼酸锂、反应溶剂
加入到反应容器中，升温至40~60℃，然后将催化助剂滴加至反应容器中，滴加完催化助剂后，继续40~60℃保温反应6~8h，反应结束后得到双丙二酸硼酸盐反应液；所述的催化助剂为三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、四氯硅烷中的任意一种；二、反应液提纯后得到双丙二酸硼酸锂盐纯品。催化助剂采用滴加的方式，其目的或好处在于：一次性加入催化助剂会使反应过于迅速，瞬间释放大量热能，使反应温度升高，产生很多杂质，不利于反应进行；采用滴加方式可以防止局部浓度过大，保证反应稳定均匀地进行。40~60℃采用该反应温度的目的：反应温度越低、反应速率越慢、反应时间就会延长，甚至无法提供足够的反应能量导致反应无法进行；但过高的反应温度可能会引发副反应的发生，使收率下降。同时温度越高能耗越大。因此，在经过多次试验后，当温度到达40~60℃时，该反应收率效果最佳。
[0009]进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，丙二酸、四氟硼酸锂、催化助剂的投料摩尔比为2:（1~1.2）: 1~4。
[0010]进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，所述的反应溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷中的任意一种。
[0011]进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，第一步骤中，加入反应物料前，反应容器进行氮气置换。
[0012]进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，所有原料水分低于500ppm，控制水分的目的在于：防止催化剂遇水发生反应，从而确保催化效率。
[0013]进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，反应液提纯步骤包括：将反应液过滤得到固体粗品，固体粗品在洗涤溶剂中洗涤2~3次，每次洗涤2~5h，除去杂质，过滤得到高纯度的晶体产品，随后在100℃~120℃条件下真空干燥12~20小时，得到所述的双丙二酸硼酸锂盐纯品。
[0014]更进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，洗涤溶剂选自乙酸乙酯、乙腈、乙酸甲酯、二氯甲烷、丙酮的任意一种。
[0015]再进一步地，前述的双丙二酸硼酸锂盐的制备方法，其中，所述的固体粗品与洗涤溶剂的质量比为1:4~1:8。
[0016]本专利技术的优点是：一、本专利技术申请所述的制备方法一步合成，工艺路线简单，反应条件温和，操作方便，无需采用复杂的设备即可得到，且合成的产品纯度高，总收率较高。二、反应过程中无毒害产物生成，反应生成的酸性气体只需要使用碱液进行吸收即可，整个反应过程安全环保。
附图说明
[0017]图1为实施例1制得的双丙二酸硼酸锂盐的B谱。
具体实施方式
[0018]下面结合优选实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0019]实施例1：一、反应前对所有原料进行预处理，保证所有原料水分低于500ppm，反应容器进行高纯氮气置换后，将2mol 的丙二酸、1.1mol四氟硼酸锂和30.2mol乙腈加入到反应容器中，升温至50℃，搅拌下将2mol二甲基二氯硅烷缓慢滴加至反应容器中，2h滴加完，继续50℃保温反应7h，得到含质量分数为15%的双丙二酸硼酸锂盐的反应液。二、反应液过
滤，得到固体粗品。固体粗品加入4倍质量的二氯甲烷洗涤3h，洗涤2次，过滤，100℃真空干燥20h得到双丙二酸硼酸锂盐纯品，收率达到91%。上述反应过程中产生的氯化氢气体直接采用碱液吸收即可。
[0020]核磁B谱分析产品纯度为99.1%， B谱为图1所示。
[0021]经ICP检测：Na
+
:0.03ppm，K
+
:0.15ppm，Fe
3+
:0.14ppm，Ca
2+
:0.11ppm，Pb
2+
:0.02ppm。
[0022]经电位滴定：Cl
‑
:3.3ppm。
[0023]经卡尔费休滴定法测定：水分:21ppm。
[0024]实施例2：一、反应前对所有原料进行预处理，保证所有原料水分低于500ppm，反应容器进行高纯氮气置换后，将2mol 的丙二酸、1.2mol四氟硼酸锂和12mol碳酸二甲酯加入到反应容器中，升温至60℃，搅拌下将1mol四氯硅烷缓慢滴加至反应容器中，3h滴加完，继续60℃保温反应8h，得到含质量分数为17%的双丙二酸硼酸锂盐的反应液。二、反应液过滤，得到固体粗品。固体粗品加入6倍质量的乙酸乙酯洗涤4h，洗涤2次，过滤，100℃真空干燥16h得到双丙二酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双丙二酸硼酸锂的制备方法，包括如下步骤：一、将丙二酸、四氟硼酸锂、反应溶剂加入到反应容器中，升温至40~60℃，然后将催化助剂滴加至反应容器中，滴加完催化助剂后，继续40~60℃保温反应6~8h，反应结束后得到双丙二酸硼酸盐反应液；所述的催化助剂为三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、四氯硅烷中的任意一种；二、反应液提纯后得到双丙二酸硼酸锂盐纯品。2.根据权利要求1所述的双丙二酸硼酸锂的制备方法，其特征在于：丙二酸、四氟硼酸锂、催化助剂的投料摩尔比为2:（1~1.2）: 1~4。3.根据权利要求1所述的双丙二酸硼酸锂的制备方法，其特征在于：所述的反应溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷中的任意一种。4.根据权利要求1所述的双丙二酸硼酸锂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤涛，季宇轩，时坤，伍广田，卢建龙，张健，
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：