【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池电解液添加剂，具体而言，涉及一种氟代碳酸乙烯酯及其连续合成方法及合成反应系统。
技术介绍
1、锂离子电池因其电压高、能量密度大、循环性能好的优点已广泛应用于各类电子产品、交通工具、航空航天等领域。目前锂离子电池研究工作重点主要集中在提高电池性能，进一步降低成本，使用环境友好材料等方面。其中进一步提升电池性能、扩大电池应用范围是重中之重。
2、电解液是锂离子电池的重要组成部分，在电池正负极之间主要起离子传导作用，电解液性能的优劣对电池比容量、工作电压、循环性能有非常重要的影响。锂电添加剂是锂电池电解液的重要材料之一，能够定向优化电解液各类性能，如电导率、阻燃性能、过充保护、倍率性能等，在电解液中质量占比少，单位价值高，少量的添加剂就可起到改善效果的作用。
3、氟代碳酸乙烯酯(简称fec)作为ec的单f取代产物，基于f原子具有强电负性和弱极性，因而其凝固点降低、闪点提高；其最高占据轨道(homo)能级和最低未被占据轨道(lumo)能级都低于ec，因而其氧化稳定性提高，而还原稳定性降低，因此在低电位下，容易在石墨负极、硅负极被还原，具有良好的成膜性能，使电解液与电极之间的兼容性增强，相应地提高了电解液低温性能、抗氧化性能、阻燃性能及电极润湿性，同时因其具有优良的倍率性能；fec可用于降低电池的阻抗，显著提高电池在高倍率下的充放电性能；另外，fec可改善体积膨胀比大的硅碳负极的循环性；具有作为锂电溶剂使用的潜力。
4、目前来看，fec是性能最好的锂电池电解液添加剂之一，并有望在
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种氟代碳酸乙烯酯及连续合成方法及合成反应系统，克服了传统fec间歇法合成效率低的问题，降低了能耗和副产物的量，实现了fec产品合成的连续化。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种氟代碳酸乙烯酯的连续合成方法，采用氯代碳酸乙烯酯和氟化试剂作为反应原料，加入过量的缚酸剂，混合后加热至一定温度进行合成反应，过滤，并控制部分滤液回流至混合反应体系中进行循环，剩余部分滤液进行初步粗分离、精馏以及结晶，得到精制的氟代碳酸乙烯酯；所述氟化试剂为氟化氢的络合物。
3、根据本专利技术的一种实施方式，氟代碳酸乙烯酯的连续合成方法包括以下步骤：s1、将反应原料氯代碳酸乙烯酯与氟化试剂在原料混合单元中进行第一次混合，之后与过量的缚酸剂进行第二次混合；
4、s2、将第二次混合后的混合液加热，并泵输入到合成反应单元内，在一定温度下合成反应；
5、s3、将合成反应后的反应液冷却，并持续泵入到过滤单元，经过滤分离出缚酸剂盐酸盐沉淀和滤液；以及
6、s4、控制部分滤液经分流循环支路回流至原料混合单元内并进入反应系统，剩余部分滤液泵入初步粗分离装置，分离出粗品氟代碳酸乙烯酯，再经精馏和结晶后得到精制的氟代碳酸乙烯酯。
7、根据本专利技术的一种实施方式，所述过滤步骤中采用至少两个并列设置且能够切换的过滤器。优选地，还包括将剩余部分滤液进行初步粗分离后，将液体缚酸剂及过量氟化试剂回流至原料混合单元循环的步骤。
8、优选地，还包括对所述缚酸剂盐酸盐沉淀采用碱液(如naoh溶液)清洗并回收利用的步骤。
9、根据本专利技术的一种实施方式，所述氟化试剂为含氮有机碱氟化氢络合物。优选地，所述氟化试剂为三乙胺三氟化氢络合物、二异丙胺氟化氢络合物、吡啶氟化氢络合物、哌嗪氟化氢络合物、二环[5.4.0]-1,8-二氮-7-壬烯氟化氢络合物]中的一种或多种的混合。例如，所述氟化试剂为et4nf˙3hf、me4 nf˙4hf、et3n˙3hf、py˙hf、bu4nh2f3、me3 n˙2hf中的一种或多种混合。
10、优选地，所述缚酸剂为有机胺类、碳酸盐类或吡啶类化合物中的一种或多种。进一步优选地，所述缚酸剂选自二乙胺、三乙胺、吡啶、二异丙胺、n,n-二甲基丙胺、n,n-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、2,6-二甲基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵和碳酸钠中的一种或多种。
11、根据本专利技术的一种实施方式，所述氯代碳酸乙烯酯与氟化试剂的投料摩尔比为1:1.1-1:5；优选为1:1.3-1:3.0。例如，1:1.3，1:1.4，1:1.5，1:1.6，1:1.7，1:1.8，1:1.9，1:2.0，1:2.1，1:2.2，1:2.3，1:2.4，1:2.5，1:2.6，1:2.7，1:2.8，1:2.9，1:3.0。
12、优选地，所述氯代碳酸乙烯酯与缚酸剂的投料摩尔比为1:2-1:10。进一步优选为1:3-1:6。例如，1:3，1:3.5，1:4，1:4.5，1:5，1:5.5，1:6。
13、根据本专利技术的一种实施方式，所述合成反应的反应温度控制在10-100℃，优选为30-70℃。例如，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃。优选地，所述滤液整体的回流比控制在10-80％，优选为30-50％。例如，30％，35％，40％，45％，50％。优选地，所述氯代碳酸乙烯酯的原料纯度为80-98％；氯代碳酸乙烯酯原料中二氯代碳酸乙烯酯(dcec)杂质的含量<0.1％，水分含量<200ppm。
14、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种氟代碳酸乙烯酯，采用上述任一种所述氟代碳酸乙烯酯的连续合成方法制备得到。
15、根据本专利技术的又一方面，还提供了一种氟代碳酸乙烯酯的连续合成反应系统，包括依次连接的原料混合单元、合成反应单元、过滤单元和分离结晶单元；所述过滤单元与合成反应单元的出口连通，配置为用于对反应后产物过滤，所述过滤单元包括至少两个并列设置且能够切换使用的过滤装置；还包括分流循环支路，用于分别将滤液和氟化剂及缚酸剂回流至原料混合单元以便进入体系循环。
16、根据本专利技术的一种实施方式，所述原料混合单元包括至少两个依次连通的第一混合器和第二混合器；所述第一混合器与氟化试剂和反应原料管路连通，配置为用于将氟化试剂与反应原料进行混合，得到第一混合物；所述第二混合器入口与第一混合器出口以及缚酸剂投料管路连通，配置为用于将缚酸剂与第一混合物混合，得到第二混合物。
17、优选地，所述合成反应单元包括至少一个预热器和至少一个与其连通的合成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氟代碳酸乙烯酯的连续合成方法，其特征在于，采用氯代碳酸乙烯酯和氟化试剂作为反应原料，加入过量的缚酸剂，混合后加热至一定温度进行合成反应，过滤，并控制部分滤液回流至混合反应体系中进行循环，剩余部分滤液进行初步粗分离、精馏以及结晶，得到精制的氟代碳酸乙烯酯；所述氟化试剂为氟化氢的络合物。
2.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，所述过滤步骤中采用至少两个并列设置且能够切换的过滤器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续合成方法，其特征在于，所述氟化试剂为含氮有机碱氟化氢络合物。
5.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，所述氯代碳酸乙烯酯与氟化试剂的投料摩尔比为1:1.1-1:5；优选为1:1.3-1:3.0。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连续合成方法，其特征在于，所述合成反应的反应温度控制在10-100℃，优选为30-70℃。例如，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃。
7.
8.一种氟代碳酸乙烯酯的连续合成反应系统，其特征在于，包括依次连接的原料混合单元、合成反应单元、过滤单元和分离结晶单元；所述过滤单元与合成反应单元的出口连通，配置为用于对反应后产物过滤，所述过滤单元包括至少两个并列设置且能够切换使用的过滤装置；还包括分流循环支路，用于分别将滤液和氟化剂及缚酸剂回流至原料混合单元以便进入体系循环。
9.根据权利要求8所述的连续合成反应系统，其特征在于，所述原料混合单元包括至少两个依次连通的第一混合器(1)和第二混合器(2)；所述第一混合器(1)与氟化试剂和反应原料管路连通，配置为用于将氟化试剂与反应原料进行混合，得到第一混合物；所述第二混合器(2)的入口与第一混合器出口以及缚酸剂投料管路连通，配置为用于将缚酸剂与第一混合物混合，得到第二混合物。
10.根据权利要求8所述的连续合成反应系统，其特征在于，所述分离结晶单元包括与过滤单元出口依次连通的初步粗分离装置(12)、精馏装置(13)和结晶装置(14)。
...【技术特征摘要】
1.一种氟代碳酸乙烯酯的连续合成方法，其特征在于，采用氯代碳酸乙烯酯和氟化试剂作为反应原料，加入过量的缚酸剂，混合后加热至一定温度进行合成反应，过滤，并控制部分滤液回流至混合反应体系中进行循环，剩余部分滤液进行初步粗分离、精馏以及结晶，得到精制的氟代碳酸乙烯酯；所述氟化试剂为氟化氢的络合物。
2.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，所述过滤步骤中采用至少两个并列设置且能够切换的过滤器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续合成方法，其特征在于，所述氟化试剂为含氮有机碱氟化氢络合物。
5.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，所述氯代碳酸乙烯酯与氟化试剂的投料摩尔比为1:1.1-1:5；优选为1:1.3-1:3.0。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连续合成方法，其特征在于，所述合成反应的反应温度控制在10-100℃，优选为30-70℃。例如，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃。
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【专利技术属性】
技术研发人员：时宇，徐俊，李磊，朱军成，李方，
申请(专利权)人：联泓江苏新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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