CN110305152A - 一种双草酸硼酸锰的合成方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双草酸硼酸锰的合成方法，包括如下步骤：按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和锰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，在非水溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸锰。本发明所提供的工艺路线的产率在60%以上，产物纯度在98%以上，反应时间短，反应条件简单易操作，易于实现工业化生产。
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锰的合成方法及应用。
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。所以制备可以作为二次电池原料的锰盐具有很高的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供了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锰的合成方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种双草酸硼酸锰的合成方法，包括如下步骤：按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和锰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，在非水溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸锰。
进一步地，所述锰的化合物为氢氧化锰、氯化锰、三氧化二锰、硫酸锰、硝酸锰等中的一种。
进一步地，所述锰的化合物与草酸的摩尔比为1:4～5。
进一步地，包括以下步骤：
S1、按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，称取一定质量的硼酸、草酸和氯化锰；
S2、将称取的硼酸、草酸和氯化锰在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在120～180℃固固反应12～15h后，彻底干燥得到粗产品；
S3、将得到的粗产品在乙腈或碳酸二甲酯进行萃取，将萃取液蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸锰。
进一步地，所述硼酸、草酸、氯化锰的摩尔比为2:4:1。
本发明所得的双草酸硼酸锰不仅可以用作为二次电池原料的锰盐，比如：可作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料；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。
本发明所提供的工艺路线的产率在60%以上，产物纯度在98%以上，反应时间短，反应条件简单易操作，易于实现工业化生产。
附图说明
图1 为实施例1制备得到的双草酸硼酸锰的红外光谱图。
图2为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰的XRD谱图。
图3为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰电解液的电导率温度曲线图。
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、分别称取11.73 g草酸、2.88 g硼酸、2.94 g氯化锰；
S2、将称取的草酸在100 ℃真空加热干燥处理3h，并将硼酸与氯化锰在65℃非真空加热干燥处理3 h；
S3、将完成加热干燥后的草酸、硼酸、氯化锰置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1 h），10 M pa压片后转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，120 ℃反应30 min，抽真空至0.07 M pa，在温度为150 ℃的条件下反应12 h，得白色固体；
S4、将所得的白色固体转移到500 mL乙腈中，搅拌15 min后过滤，将滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约6.3 g双草酸硼酸锰，一次转化率约63.3%，纯度约98.5%。
由本实施例制备得到的双草酸硼酸锰的红外光谱图见图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、称取19.33 g草酸、4.74 g硼酸、1.99 g氢氧化锰；
S2、将称取的草酸在110 ℃真空加热干燥处理3 h，并将硼酸与氢氧化锰在65 ℃非真空加热干燥处理3 h；
S3、将完成加热干燥后的草酸、硼酸、氢氧化锰置于圆底烧瓶内，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， 150 ℃反应45 min，抽真空至0.07 M pa，在温度为180 ℃的条件下反应12 h，得白色固体；
S4、将所得白色固体转移到500 mL碳酸二甲酯中，搅拌15 min后过滤，将滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约9.5 g双草酸硼酸锰，一次转化率约60.7%，纯度约99%。
图2示出了本实施例制备得到的双草酸硼酸锰的XRD谱图，衍射峰尖锐说明得到了较好的双草酸硼酸锰晶体，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为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰溶解于混合溶剂EC/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10-3S/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)
1.一种双草酸硼酸锰的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和锰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，在非水溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸锰。
2.根据权利1要求所述的双草酸硼酸锰的合成方法，其特征在于：所述锰的化合物为氢氧化锰、氯化锰、三氧化二锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种。
3.根据权利1要求所述的双草酸硼酸锰的合成方法，其特征在于：所述锰的化合物与草酸的摩尔比为1:4～5。
4.根据权利1要求所述的双草酸硼酸锰的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，称取一定质量的硼酸、草酸和氯化锰；
S2、将称取的硼酸、草酸和氯化锰在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在120～180℃固固反应12～15h后，彻底干燥得到粗产品；
S3、将得到的粗产品在乙腈或碳酸二甲酯进行萃取，将萃取液蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸锰。
5.如权利要求4所述的一种双草酸硼酸锰的合成方法，其特征在于：所述硼酸、草酸、氯化锰的摩尔比为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锰的应用，其特征在于：其可作为二次电池的原料。
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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| 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 | ||
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Application publication date: 20191008 |