CN110305151A - 一种双草酸硼酸镁的合成方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双草酸硼酸镁的合成方法，按照双草酸硼酸镁中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和镁的化合物在高温下干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸镁。本发明合成的双草酸硼酸镁的可作为二次电池的镁盐，比如可作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料；可作为二次电池电解液的原料等，还可以用来合成一些新材料。
Description
技术领域
本发明涉及电化学材料领域，具体涉及一种双草酸硼酸镁的合成方法及应用。
背景技术
目前发展比较成熟的锂离子二次电池具有能量密度高，循环寿命长、 自放电小等优点，广泛用作各种便携电子产品的工作电源（手机、掌上电脑等），并逐渐应用为移动式装备的动力电池（电动车、潜艇等）。但是， 全球锂资源并不富裕，地壳中丰度仅为0.006% ，同时分布不均，成为未来大规模应用的忧患。
与锂资源相比，镁储量十分丰富，地壳丰度约为2.00%，海水中也有大量的镁，目前世界上60%的镁是从海水中提炼出来的。且镁的再循环利用更加成熟廉价，用镁替代锂，开发镁电池具有广阔的应用前景。镁电池与传统锂离子电池相比具有更多优点。据乌尔姆亥姆霍兹研究所副主任、该项目负责人马克西米利·费希特内教授介绍，镁是后锂战略重要候选材料之一，镁作为正极材料，允许有较高的能量密度，镁电池比锂离子电池储能效率更高、更便宜、更安全。将有望替代现有的锂离子电池。所以制备相应的镁盐就具有很高的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在固固中混合实现反应物均匀反应，结合有机溶剂实现活性成分的萃取，最终得到高质量产品的双草酸硼酸镁的合成方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种双草酸硼酸镁的合成方法，按照双草酸硼酸镁中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和镁的化合物在高温下干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸镁。
进一步地，所述镁的化合物为氢氧化镁、氯化镁、三氧化二镁、硫酸镁、硝酸镁等。
进一步地，所述镁的化合物与草酸的摩尔比为1:4～5。
进一步地，包括如下步骤：
S1、按照双草酸硼酸镁中各元素的化学计量比，称取一定质量的硼酸、草酸和氯化镁；
S2、将称取的硼酸、草酸和氯化镁分别在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应，得白色固体；
S3、将所得的白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯中进行萃取；
S4、将萃取液进行蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸镁。
进一步地，所述硼酸、草酸、氯化镁的摩尔比为2:4:1。
本发明合成的双草酸硼酸镁的可作为二次电池的镁盐，比如可作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料；可作为二次电池电解液的原料等，还可以用来合成一些新材料。
附图说明
图1 为实施例1 制备得到的双草酸硼酸镁的红外光谱图。
图2为实施例2 制备得到的双草酸硼酸镁的XRD谱图。
图3为实施例2 制备得到的双草酸硼酸镁溶解于混合溶剂SL/DEC=1:1制备的液态电解液的电导率温度曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
S1、称取20.83 g草酸、4.74 g硼酸、1.99 g氢氧化镁；
S2、将称取的草酸在100 ℃真空加热干燥处理3 h，同时将硼酸与氢氧化镁在65 ℃非真空加热干燥处理3 h；
S3、将干燥完成后的草酸、硼酸、氢氧化镁置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1h），10 M pa压片后转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，在120 ℃反应30 min，抽真空至0.07 M pa，在温度为180 ℃的条件下固固反应12 h，得白色固体。
S4、将得到的白色固体研磨成粉末转移到装有500 mL乙腈的烧杯中，搅拌15 min后过滤，将得到的滤液在65 ℃条件下蒸发溶剂，得到约12.5 g双草酸硼酸镁，一次转化率约83.3%，纯度约99%。
由本实施例制备得到的双草酸硼酸镁的红外光谱图见图1所示，图中给出双草酸硼酸锂的红外光谱图以供参照。
实施例2
S1、分别称取19.33 g草酸、4.74 g硼酸、1.99 g氢氧化镁；
S2、将称取的草酸在110 ℃真空加热干燥3 h，硼酸与氢氧化镁在65 ℃非真空加热干燥3 h；
S3、将干燥完成后的草酸、硼酸、氢氧化镁置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1 h），10 Mpa压片后，转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，在120 ℃反应45 min后，抽真空至0.07 Mpa，在温度为150 ℃的条件下固固反应12 h，得白色固体。
S4、将得到的白色固体研磨成粉末转移到500 mL碳酸二甲酯的容量瓶中， 搅拌15min后过滤，将得到的滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约11.5 g双草酸硼酸镁，一次转化率约76.7%，纯度约97%。
图2示出了本实施例2制备得到的双草酸硼酸镁的XRD谱图，衍射峰尖锐说明得到了较好的双草酸硼酸镁晶体，且无明显的杂相峰出现，可作为正极材料包覆、掺杂的原料。
图3为本实施例2制备得到的双草酸硼酸镁溶解于混合溶剂SL/DEC=1:1制备的液态电解液的电导率温度曲线，可以看到其室温离子电导率达到S/cm以上，满足二次电池对于电解液电导率的要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种双草酸硼酸镁的合成方法，其特征在于：按照双草酸硼酸镁中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和镁的化合物在高温下干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸镁。
2.如权利要求1所述的一种双草酸硼酸镁的合成方法，其特征在于：所述镁的化合物为氢氧化镁、氯化镁、三氧化二镁、硫酸镁、硝酸镁。
3.如权利要求1所述的一种双草酸硼酸镁的合成方法，其特征在于：所述镁的化合物与草酸的摩尔比为1:4～5。
4.如权利要求1所述的一种双草酸硼酸镁的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、按照双草酸硼酸镁中各元素的化学计量比，称取一定质量的硼酸、草酸和氯化镁；
S2、将称取的硼酸、草酸和氯化镁分别在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应，得白色固体；
S3、将所得的白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯中进行萃取；
S4、将萃取液进行蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸镁。
5.如权利要求4所述的一种双草酸硼酸镁的合成方法，其特征在于：所述硼酸、草酸、氯化镁的摩尔比为2:4:1。
6.如权利要求1～5任一项所述的合成方法合成的双草酸硼酸镁的应用，其特征在于：其可作为二次电池的镁盐。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：其可作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于：其可作为二次电池电解液的原料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191008 |
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