電子級(jí)二氟草酸硼酸鋰合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子級(jí)二氟草酸硼酸鋰的合成方法，方法采用三氟化硼和草酸鋰在無水氟化氫中直接反應(yīng)，生成二氟草酸硼酸鋰。首先將高純草酸鋰在聚四氟乙烯反應(yīng)器中溶于含水量低于20PPM的無水氟化氫中，然后再通入高純?nèi)饸怏w，即得到二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰混合產(chǎn)品，混合產(chǎn)品經(jīng)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥、分離，即可獲得高純電子級(jí)二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明，方法簡單、可靠、產(chǎn)品純度高，雜質(zhì)少，成本低。
【專利說明】
電子級(jí)二氟草酸硼酸鋰合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001 ]本發(fā)明涉及氟化工領(lǐng)域含氟硼草酸鹽的合成技術(shù)
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是當(dāng)今最有發(fā)展前途的直流電源，經(jīng)過10多年的發(fā)展，已廣泛的應(yīng)用于各種消費(fèi)電子產(chǎn)品和新能源領(lǐng)域，特別是電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能材料的應(yīng)用，將會(huì)給鋰離子電池帶來更多更好更快的發(fā)展空間。電解液是鋰離子電池不可缺少的重要組成部份，而含氟鋰鹽是鋰離子電池電解液的核心。到目前為止，鋰離子電池電解液主要采用的鋰鹽還是六氟磷酸鋰，主要原因是六氟磷酸鋰作為電解質(zhì)性能比較好，合成方法成熟。但六氟磷酸鋰也有不足之處，就是吸水性強(qiáng)和熱不穩(wěn)定性，所以國內(nèi)外都在積極開展各種新型鋰鹽的研究，二氟草酸硼酸鋰就是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一，它的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的和正負(fù)極的相容性，高低溫性能和好的循環(huán)性能。作為鋰鹽添加劑和六氟磷酸鋰配合使用，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。
[0003]目前二氟草酸硼酸鋰的合成方法多數(shù)都是在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，如專利201110026578采用草酸鋰和三氟化硼的乙醚溶液的高效催化方法，專利201010538158是采用三氟化硼和草酸鋰的極性溶劑合成的二氟草酸硼酸鋰，專利200910144762.8也是采用三氟化硼的乙醚溶溶和溶解在碳酸酯類有機(jī)溶劑中的草酸鋰進(jìn)行反應(yīng)合成的二氟草酸硼酸鋰。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明采用全新的非水溶劑法合成二氟草酸硼酸鋰，合成涉及的原料主要有高純?nèi)饸怏w和草酸鋰，無水氟化氫在合成過程中作為溶劑使用。在室溫下，將高純草酸鋰在聚四氟乙烯反應(yīng)器中溶于無水氟化氫中，在室溫下，將高純?nèi)鹜ㄈ霟o水氟化氫和草酸鋰的混合溶液中，另其充分反應(yīng)，生成的二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰在低溫條件下進(jìn)行結(jié)晶，并將結(jié)晶后的二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰進(jìn)行過濾和真空干燥，最后用高純無水碳酸二甲酯進(jìn)行萃取分離和真空干燥，得高純二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品和高純四氟硼酸鋰副廣品。
本發(fā)明提供的二氟草酸硼酸鋰合成方法，具體步驟如下:
[0005]無水氟化氫經(jīng)電解法除水，在合成前將溶劑的含水量降低到允許范圍，無水氟化氫電解法除水裝置，包括陰極、陽極、多孔隔膜板、帶有加熱夾層的外殼，進(jìn)出氣口和進(jìn)出液口，無水氟化氫電解法除水裝置是由可控硅直流電源控制。
[0006]在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在室溫條件下，將高純草酸鋰溶于無水氟化氫中，草酸鋰和無水氟化氫之間的比例是1: (5-40);優(yōu)選1:10。
[0007]在室溫下，將高純?nèi)鹜ㄈ霟o水氟化氫和草酸鋰的混合溶液，另其充分反應(yīng)，在保證三氟化硼過量的條件下，草酸鋰全部反應(yīng)，生成二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰混合
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[0008]二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰的結(jié)晶溫度是-40°C?_60°C，優(yōu)選_50°C。
[0009]二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰結(jié)晶的過濾和洗滌的溫度是-10°C?5°C，優(yōu)選0°C。
[0010]二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰的的真空干燥溫度在50?100°C，壓力在-0.10?0.0OMpa，優(yōu)選 70 °C。
[0011]二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰的混合產(chǎn)品最后用高純無水碳酸二甲酯反復(fù)萃取分離，萃取溫度為室溫，最后得高純二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品和高純四氟硼酸鋰副產(chǎn)品。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:方法簡單、可靠、產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少、成本低。
具體實(shí)施例一
[0013]首先將無水氟化氫用電解法脫水，水分含量<20PPM。
[0014]在完全干燥的小型聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入高純無水草酸鋰1.0公斤，通過液體進(jìn)入口，小心加入無水氟化氫15公斤，在室溫下攪拌溶解6小時(shí)。
[0015]在完全密封的條件下，在室溫，向聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)通入高純?nèi)穑钡椒磻?yīng)完畢。
[0016]將反應(yīng)釜的溫度降到-50°C，保持I小時(shí)，然后將反應(yīng)釜的溫度升高到(TC。
[0017]在(TC條件下，進(jìn)行結(jié)晶的過濾和洗滌。
[0018]將反應(yīng)釜抽真空到-0.1OMpa，同時(shí)反應(yīng)釜的溫度升高到70°C，真空干燥12小時(shí)。
[0019]將干燥后的混合產(chǎn)品用高純無水碳酸二甲酯，在室溫條件下進(jìn)行反復(fù)的萃取分離。
[0020]最后通過蒸發(fā)和干燥分別除去碳酸二甲酯，得高純二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品和高純四氟硼酸鋰副產(chǎn)品二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品I.28公斤，產(chǎn)率90.1 %。
[0021 ] 檢測(cè)結(jié)果:產(chǎn)品純度:99.92%，水分含量:9.8PPM，游離酸含量:72PPM。
具體實(shí)施例二
[0022 ]首先將無水氟化氫用電解法稅水，水分含量< 20PPM。
[0023]在完全干燥的小型聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入高純無水草酸鋰0.5公斤，通過液體進(jìn)入口，小心加入無水氟化氫10公斤，在室溫下攪拌溶解6小時(shí)。
[0024]在完全密封的條件下，在室溫，向聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)通入高純?nèi)穑钡椒磻?yīng)完畢。
[0025]將反應(yīng)釜的溫度降到-50°C，保持I小時(shí)，然后將反應(yīng)釜的溫度升高到(TC。
[0026]在(TC條件下，進(jìn)行結(jié)晶的過濾和洗滌。
[0027]將反應(yīng)釜抽真空到-0.lOMpa，同時(shí)反應(yīng)釜的溫度升高到70°C，真空干燥12小時(shí)，
[0028]將干燥后的混合產(chǎn)品用高純無水碳酸二甲酯，在室溫條件下進(jìn)行反復(fù)的萃取分離，
[0029]最后通過蒸發(fā)和干燥分別除去碳酸二甲酯，得高純二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品和高純四氟硼酸鋰副產(chǎn)品，二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品0.65公斤，產(chǎn)率91.5.%。
[0030]檢測(cè)結(jié)果:產(chǎn)品純度:99.9 %，水分含量:15PPM，游離酸含量:50.5PPM。
[0031]以上所述各實(shí)施例，并不能限制本專利的發(fā)明范圍，凡直接或間接使用本發(fā)明方法合成二氟草酸硼酸鋰，均在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:無水氟化氫經(jīng)電解法除水，在合成前將溶劑的含水量降低到允許范圍，在室溫下，將高純草酸鋰在聚四氟乙烯反應(yīng)器中溶于無水氟化氫中，在室溫下，將高純?nèi)鹜ㄈ霟o水氟化氫和草酸鋰的混合溶液中，另其充分反應(yīng)，生成二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰，生成的二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰在低溫條件下進(jìn)行結(jié)晶，并將結(jié)晶后的二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰進(jìn)行過濾和真空干燥，最后用高純無水碳酸二甲酯進(jìn)行萃取分離和真空干燥，即得高純二氟草酸硼酸鋰產(chǎn)品。2.如權(quán)利I所述的一種二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述的無水氟化氫電解法除水裝置，包括陰極、陽極、多孔隔膜板、帶有加熱夾層的外殼，進(jìn)出氣口和進(jìn)出液口。3.如權(quán)利I所述的一種二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述無水氟化氫電解法除水裝置是由可控硅直流電源控制。4.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述二氟草酸硼酸鋰合成反應(yīng)釜是由聚四氟乙烯做成的。5.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:草酸鋰在無水氟化氫溶劑中溶解時(shí)，草酸鋰和無水氟化氫之間的比例是1: (5-40)，優(yōu)選I: 10。6.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述高純草酸鋰在無水氟化氫溶劑中溶解時(shí)，溶解溫度是室溫5-30 0C。7.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述將高純?nèi)鹜ㄈ霟o水氟化氫和草酸鋰的混合溶液另其反應(yīng)時(shí)，三氟化硼要求過量。8.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述二氟草酸硼酸鋰結(jié)晶溫度是-40°C 到_60°C，優(yōu)選_50°C。9.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述二氟草酸硼酸鋰結(jié)晶的過濾溫度是-1O 0C到5 0C，優(yōu)選O 0C。10.如權(quán)利I所述的二氟草酸硼酸鋰合成方法，其特征在于:所述二氟草酸硼酸鋰的真空干燥溫度在0-100°C，壓力在-0.1Oco0.0OMpao
【文檔編號(hào)】C01B35/06GK105859760SQ201610196050
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】李鐵軍, 李思洋, 陳劍鋒, 林曉忠
【申請(qǐng)人】汕頭市金光高科有限公司