一种碳酸亚乙烯酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳酸亚乙烯酯的制备方法。本发明专利技术具体实现如下：向固定床反应器中加入一定量的贵金属催化剂，在二氧化碳、氮气、氦气或氩气作为载气、反应温度为200

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸亚乙烯酯的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池电解液添加剂合成领域，涉及一种碳酸亚乙烯酯的制备方法。

技术介绍

[0002]随着双碳目标的提出，新能源汽车的销量快速增涨，由此推动了锂电行业的高速发展，而电解液添加剂对锂电池的性能有着重要影响。碳酸亚乙烯酯(VC)是一种重要的化工原料，可用作有机合成中间体和聚合物单体，也是目前锂电池电解液中占比最大的添加剂。VC作为锂电池电解液添加剂，可以提高电解液的高低温性、改善负极成膜性能、抑制溶质和溶剂分解、改善电池循环性能、提升电池的比容量与循环寿命，还具有过充保护效果，是锂电池电解液添加剂中效果最为理想的产品之一。VC之所以能够提高电池性能和循环寿命，源于它在电极上形成了一层结构致密的SEI膜，这层膜可以阻止副反应的发生从而减少锂电池中锂的损失。
[0003]Newman等人首次提出了碳酸亚乙烯酯的合成方法，是利用碳酸乙烯酯(EC)经两步法先与Cl2发生自由基取代反应生成氯代碳酸乙烯酯，然后在乙醚溶剂中与三乙胺发生消去反应得到碳酸亚乙烯酯，目前工业上的生产方法均是以此为基础加以改进的。但是此类过程存在一些明显的问题，两步法的合成路线中副产物多，从而导致工艺复杂、分离难度高、产品收率低，而反应中涉及到的氯气、HCl等物质都是有毒有腐蚀性的气体，具有较大的安全隐患。
[0004]基于传统合成路线诸多的问题，Metzger等人提出碳酸乙烯酯一步法直接脱氢生成碳酸亚乙烯酯的路线，该方法虽然避免了环境污染等问题，但是有氢气产生，对实际生产过程中的设备要求以及安全防护措施有较高的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种碳酸亚乙烯酯的制备方法，一种从碳酸乙烯酯直接脱氢制备碳酸亚乙烯酯的合成方法，该方法能够克服现有技术的不足，且操作简单，催化剂寿命长，可以循环重复利用，过程可控，对环境友好。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术通过以下技术方案得以实现：
[0007]一种碳酸亚乙烯酯的制备方法，所述制备方法如下：
[0008]本专利技术采用固定床反应器，加入一定量的催化剂，在载气氛围、一定的反应温度、一定的进料速率和一定的反应压力的条件下，通入碳酸乙烯酯催化脱氢得到碳酸亚乙烯酯。其中所述催化剂和碳酸乙烯酯的质量比为0.002
‑
1。
[0009]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述催化剂是粉末状的贵金属催化剂。
[0010]在本专利技术的一些具体实施方式中，进一步优选地，所述的贵金属催化剂是贵金属卤化物、贵金属氧化物和负载于活性炭上的贵金属单质或氢氧化物。
[0011]在本专利技术的一些具体实施方式中，进一步优选地，所述的贵金属催化剂是PdCl2、
PdBr2、PdI2、Pd/C、Pd(OH)2/C或PdO。
[0012]在本专利技术的一些具体实施方式中，进一步优选地，所述催化剂和碳酸乙烯酯的质量比为0.1
‑
0.5。
[0013]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述载气是二氧化碳、氮气、氦气或氩气中的一种或多种组合。
[0014]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述反应温度为200
‑
400℃。
[0015]进一步优选地，所述反应温度为300℃。
[0016]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述进料空速为2
‑
50mL/h
·
mLcat.
[0017]进一步优选地，进料速率为3mL/h
·
mLcat.。
[0018]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述载气与原料速率比为20
‑
500。
[0019]进一步优选地，载气与原料速率比为250。
[0020]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述反应压力为0.01
‑
1MPa。
[0021]进一步优选地，所述反应压力为0.2MPa。
[0022]在本专利技术的一些具体实施方式中，优选地，所述反应产物用冷凝装置收集，并进行气相色谱检测，从而获取VC收率。
[0023]综上所述，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0024]本专利技术通过使用贵金属卤化物作为脱氢催化剂，同时优化反应条件，使得碳酸乙烯酯可以直接一步脱氢得到收率可观的碳酸亚乙烯酯，该方法能够克服现有技术的不足，避免了两步法中有毒有害气体的使用，且操作简单，催化剂寿命长，可以循环重复利用，过程可控，产品收率在最佳配比情况下相对稳定，且对环境友好。
具体实施方式
[0025]下面结合具体的优选实施例对本专利技术进行进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0026]实施例1
[0027]称取1g的PdCl2催化剂于压片机内，10MPa压力下维持40s后使用50目筛网过筛成粉末，接着利用石英棉和石英砂将催化剂固定在反应管的恒温区。将反应管装入固定床反应装置上，插入热电偶，确保热电偶处在催化剂层中心。连接好其他管路及配件，并对装置进行检漏。开启管路保温，通入氦气吹扫，载气与原料速率比为250，开启加热，管路保温70℃，气化温度为270℃，保温罩200℃，在原料罐里加入EC，将反应管升温至300℃温度并稳定后，开启进料泵，将原料按0.2mL/min的进料速度通入反应管中反应。反应产物用冷凝装置收集，并进行气相色谱检测，VC收率为3％。
[0028]实施例1
‑1[0029]称取1g的PdCl2催化剂于压片机内，10MPa压力下维持40s后使用50目筛网过筛成粉末，接着利用石英棉和石英砂将催化剂固定在反应管的恒温区。将反应管装入固定床反应装置上，插入热电偶，确保热电偶处在催化剂层中心。连接好其他管路及配件，并对装置进行检漏。开启管路保温，通入氦气吹扫，载气与原料速率比为200，开启加热，管路保温70℃，气化温度为270℃，保温罩200℃，在原料罐里加入EC，将反应管升温至320℃温度并稳定后，开启进料泵，将原料按0.2mL/min的进料速度通入反应管中反应。反应产物用冷凝装置
收集，并进行气相色谱检测，VC收率为2.9％。
[0030]实施例2
[0031]称取1g的PdBr2催化剂于压片机内，10MPa压力下维持40s后使用50目筛网过筛成粉末，接着利用石英棉和石英砂将催化剂固定在反应管的恒温区。将反应管装入固定床反应装置上，插入热电偶，确保热电偶处在催化剂层中心。连接好其他管路及配件，并对装置进行检漏。开启管路保温，通入氦气吹扫，载气与原料速率比为200，开启加热，管路保温70℃，气化温度为270℃，保温罩200℃，在原料罐里加入EC，将反应管升温至360℃温度并稳定后，开启进料泵，将原料按0.2mL/min的进料速度通入反应管中反应。反应产物用冷凝装置收集，并进行气相色谱检测，VC收率为1.8％。
[0032]实施例2
‑1[0033]称取1g的PdBr2催化剂于压片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸亚乙烯酯的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：采用固定床反应器，加入一定量的催化剂，在载气氛围、一定的反应温度、一定的进料速率和一定的反应压力的条件下，通入碳酸乙烯酯催化脱氢得到碳酸亚乙烯酯。2.根据权利要求1所述的碳酸亚乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂是贵金属催化剂。3.根据权利要求2所述的碳酸亚乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述的贵金属催化剂是贵金属卤化物、贵金属氧化物和负载于活性炭上的贵金属单质或氢氧化物。4.根据权利要求2所述的碳酸亚乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述的贵金属催化剂是PdCl2、PdBr2、PdI2、Pd/C、Pd(OH)2/C或PdO。5.根据权利要求1所述的碳酸亚乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述载气是二氧化碳、氮气、氦气或氩气中的一种或多种组...

【专利技术属性】
技术研发人员：程党国，王锦峣，吴常周，陈丰秋，崇明本，刘晓玲，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：