一种四氟硼酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种四氟硼酸锂的制备方法，属于二次电池电解液制备技术领域；该制备方法具体包括：使氟源溶液的蒸汽和固体碳酸锂在隔氧的封闭条件下反应；所述氟源溶液的溶质包括三氟化硼乙醚和三氟化硼乙醇中的至少一种；所述氟源溶液的溶剂包括乙醚、乙醇和碳酸酯类溶剂中的至少一种；所述反应的温度为110～160℃。本发明专利技术提供的制备方法可通过简单、高效的方法制备得到高纯度的四氟硼酸锂，同时可采用纯度较低的制备原料，且不需要对产物进行复杂的提纯。的提纯。

【技术实现步骤摘要】
一种四氟硼酸锂的制备方法


[0001]本专利技术涉及二次电池电解液制备
，尤其是涉及一种四氟硼酸锂的制备方法。

技术介绍

[0002]电解液是锂离子电池的重要组成部分，其主要成分包括溶剂和电解质盐。目前，锂离子电池中使用到的电解质盐类主要有LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBOB、LiBF4等。其中，LiPF6电解质体系的电导率较高，且能形成稳定SEI膜，是当前锂离子电池中重要的电解质盐，但是LiPF6对水分过于敏感，热稳定性差；LiClO4是一种强氧化剂，使用容易引起爆炸，带来安全问题；LiAsF6虽然性能颇佳，但材料有毒且价格较贵，故不宜广泛使用；LiBOB的综合性能较好，LiBF4在水分、温度敏感性及安全性能等方面具有优势，这两种电解质盐具有较好的发展前景，但是其研究应用尚处于起始阶段,大批量、优质的生产方法仍在摸索过程中。
[0003]根据以上分析可知，四氟硼酸锂(LiBF4)作为锂离子电解质盐，具有较为广阔的应用前景，但是目前的四氟硼酸锂的制备方法中，可能存在制备条件苛刻、所得产品纯度低或者流程长等缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种四氟硼酸锂的制备方法，能够通过简单、高效的方法制备得到高纯度的四氟硼酸锂，同时可采用纯度较低的制备原料，且不需要对产物进行复杂的提纯。
[0005]根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种四氟硼酸锂的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]使氟源溶液的蒸汽和固体碳酸锂在隔氧的封闭条件下反应；
[0007]所述氟源溶液的溶质包括三氟化硼乙醚和三氟化硼乙醇中的至少一种；所述氟源溶液的溶剂包括乙醚、乙醇和碳酸酯类溶剂中的至少一种；
[0008]所述反应的温度为110～160℃。
[0009]所述制备方法的反应机理如下：
[0010]三氟化硼有机化合物在外界热环境的作用下，形成蒸汽，并在固态的碳酸锂表面凝结成液膜，加之封闭条件下形成的蒸汽压力，上述液膜中三氟化硼和碳酸锂会发生反应产生二氧化碳、四氟化硼和氧化硼。
[0011]根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0012](1)由于本专利技术不是严格的固液反应，因此不需要液体对固体的浸没、浸润，因此所述制备方法中不需要限定严格的固液比。只要所述氟源溶液不烧干，不带来安全事故就可以。因此可扩大固液比，减少液体的用量，提升单次反应产出的四氟硼酸锂的量，即提升产率。
[0013](2)常规制备方法制得的四氟硼酸锂中通常含有杂质，这些杂质通常或来自反应
物，或是副产物；而四氟硼酸锂中的杂质会严重影响四氟硼酸锂电解液的性能，因此传统的四氟硼硼酸锂的制备方法中通常需要伴随复杂的除杂工序。
[0014]而本专利技术提供的制备方法中，通过溶剂的选择，碳酸锂、碳酸锂中的杂质(含铁杂质、含镁杂质)，以及反应生成的氧化硼、二氧化碳均不溶于溶剂。因此反应结束后，可通过简单的蒸发结晶获得纯度较高的四氟硼酸锂。
[0015]进一步的，本专利技术是蒸汽与碳酸锂的反应，因此没有被蒸发的氟源溶液，是没有被污染的，是可以重复利用的，由此可达到节约制备原料的目的。
[0016](3)本专利技术限定了隔氧条件以及反应温度，由此既可保证反应过程的正常进行，促进所述四氟硼酸锂的快速生成(提升制备效率)，也可确保反应过程的安全性。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述制备方法中，所述碳酸锂悬置于所述氟源溶液的液面之上。由此根据蒸汽向上的蒸腾作用，可和碳酸锂接触，并发生反应。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，悬置所述碳酸锂的部件具有坡面，所述坡面的最低点连接有液体收集器。
[0019]由此，反应生成的四氟硼酸锂，可沿溶于所述蒸汽形成的液膜中，并沿坡面流入液体收集器中。根据有益效果部分的分析可知，液体收集器中的液体中仅包括回流的溶剂，以及反应生成的四氟硼酸锂，因此可通过简单的蒸发结晶即可获得高纯度的四氟硼酸锂。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述坡面和所述液体收集器连接位置，设有滤膜。由此即便所述碳酸锂由于重力作用发生了下滑，也不会进入所述液体收集器内部，进一步保证了所述液体收集器中所得四氟硼酸锂的纯度。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述反应的温度为115～130℃。由此可更好的平衡成本、安全和效率之间的关系。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述反应的时长为1～6h。所述反应时长和所述反应温度之间呈现一定的反相关关系。具体的较高温度带来较高压力，较高的压力带来较快的反应速度。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述反应的时长为1.5～3h。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述氟源溶液的溶质和所述碳酸锂的摩尔比≥3.5。
[0025]由此可保证所述碳酸锂反应完全，但是实际生产中上述摩尔比并不做明确限定，即可选择使氟源反应完全。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述氟源溶液中溶质的质量百分数为50～98％。
[0027]由此所述溶剂的蒸汽可带动所述氟源溶液的溶质发生蒸腾，且溶剂的蒸汽(或形成的液膜)给氟源溶液的溶质和碳酸锂的反应提供了反应基体。且氟源溶液中的溶质浓度较高，由此可提升所述制备方法的固液比，最终提升所述制备方法的生产效率。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述制备方法还包括在所述反应结束后，从所述液体收集器中的液体中结晶得到所述四氟硼酸锂。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述结晶的方法包括蒸发结晶；
[0030]所述蒸发结晶的温度为120～130℃。
[0031]进一步的，所述蒸发结晶还包括冷凝收集蒸出的溶剂，以返回所述制备方法中重复利用，由此具备了环保优势和成本优势。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，所述制备方法还包括在所述反应结束后，以所述溶剂
洗涤所述坡面上的固体，并从所得洗涤液中结晶所述四氟硼酸锂。
[0033]根据本专利技术的一些实施例，所述洗涤的方法包括以所述溶剂冲洗；
[0034]所述冲洗的次数为2～3次；
[0035]每次冲洗所用溶剂的质量为所述制备方法中投放的碳酸锂的质量的0.5～1倍。
[0036]根据本专利技术的一些实施例，从所述洗涤液中结晶的方法包括蒸发结晶。
[0037]所述蒸发结晶的温度为120～130℃。
[0038]所述蒸发结晶的方法还包括减压蒸发，减压后对应的温度可根据常压下120～130℃进行计算、换算。
[0039]本专利技术选用的蒸发结晶的温度，低于所述四氟硼酸锂的热分解温度，但是高于所述溶剂的沸点，也高于所述四氟硼酸锂脱结晶水的温度。由此可在最短的时间内将所述四氟硼酸锂和溶剂、水分离开来。
[0040]从所述洗涤液中蒸发结晶得到的四氟化硼中，可能存在一些难以分离去除的固体杂质，例如在溶液中呈胶体状的杂质。但是依然具有较高纯度。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四氟硼酸锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：使氟源溶液的蒸汽和固体碳酸锂在隔氧的封闭条件下反应；所述氟源溶液的溶质包括三氟化硼乙醚和三氟化硼乙醇中的至少一种；所述氟源溶液的溶剂包括乙醚、乙醇和碳酸酯类溶剂中的至少一种；所述反应的温度为110～160℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，所述碳酸锂悬置于所述氟源溶液的液面之上。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，悬置所述碳酸锂的部件具有坡面，所述坡面的最低点连接有液体收集器。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述反应结束后，从所述液体收集器中的液体中结晶得到所述四氟硼酸锂。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，孔东波，张利娟，王亚洲，闫国锋，李海杰，郭飞，王郝为，龚国斌，闫志卫，韩飞，宋东亮，施艳霞，李渠成，谢佳庆，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：