CN114805412B - 一种制备双草酸硼酸锂的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备双草酸硼酸锂的工艺，包括如下步骤：步骤1：制备双草酸硼酸酯；步骤2：合成双草酸硼酸锂；步骤3：脱除溶剂，得到粗品；步骤4：提纯。本发明属于锂离子电池材料制造技术领域，具体是指一种工艺简单的制备双草酸硼酸锂的工艺。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料制造技术领域，具体是指一种制备双草酸硼酸锂的工艺。
背景技术
双草酸硼酸锂(LiBOB)是近年来使用广泛的一种锂离子电池电解质，其热稳定性以及化学稳定性都较好，电化学窗口宽，并且双草酸硼酸锂(LiBOB)与典型电机材料表现出良好的相容性。基于上述优点，双草酸硼酸锂(LiBOB)成为最有可能取代六氟磷酸锂(LiPF6)而商业化应用于锂离子电池中的锂盐。
双草酸硼酸锂大都采用液相法制备，该过程需要将原料草酸与硼酸溶解，先反应制备双草酸硼酸酯(HBOB)，之后再与氢氧化锂反应，在这个过程中都存在水的生成，而双草酸硼酸酯与氢氧化锂反应在水的存在下，不利于反应正向进行，进而影响双草酸硼酸锂的收率，因而实际生产中需要多部脱水，工艺流程复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备双草酸硼酸锂的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，包括如下步骤：
步骤1：制备双草酸硼酸酯，按配比将二水合草酸与硼酸加入到带有回流分水器的搅拌釜中，回流分水器顶部设置冷凝器，加水溶解并搅拌混合，加热回流反应4.5～6h，得到双草酸硼酸酯的水溶液；
步骤2：按配比将氢氧化锂加入到步骤1制得的溶液中，并补入甲基四氢呋喃，补入的甲基四氢呋喃的质量为二水合草酸与硼酸的2～3倍，搅拌并加热回流反应，并不断从回流分水器中将水排出，直至回流分水器中少有或者没有水流出，停止反应，形成悬浊液，主要是由于甲基四氢呋喃与水存在共沸，且部分互溶，在加热回流反应过程中，不断将反应体系中的水移出，促进反应正向进行，进而有助于促进双草酸硼酸锂的转化，提高收率，而且无需多步脱水，简化了工艺；
步骤3：将步骤2得到的液体加热，脱除甲基四氢呋喃，加热过程中缓慢搅拌，受热均匀；
步骤4：提纯，将步骤3得到的双草酸硼酸锂粗品溶于丙二醇二甲醚中，过滤，取滤液加热浓缩，之后冷却降温，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出，离心分离即可得到双草酸硼酸锂产品。
优选的，所述步骤1中二水合草酸与硼酸的摩尔配比为2～2.05:1，有助于硼酸完全反应，所述步骤2中氢氧化锂加入量与硼酸的摩尔配比未1:1。
优选的，所述步骤4中二氯甲烷加入量与丙二醇二甲醚加入量的质量比为1.1～1.2:1。
优选的，所述步骤4中加热浓缩中控制浓缩比为2～4:1，有助于双草酸硼酸锂析出。
优选的，所述步骤1中的搅拌速率为60～120r/min。
优选的，所述步骤2中的搅拌速率为60～120r/min。
本发明采取上述结构取得有益效果如下：本发明提供的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，在搅拌釜上设置回流分水器，在双草酸硼酸酯与氢氧化锂反应中引入甲基四氢呋喃，利用甲基四氢呋喃与水共沸且互溶的特性，不断将体系中的水移出，有助于双草酸硼酸酯转化完全，进而有助于提高双草酸硼酸锂的收率，本申请制备得到的双草酸硼酸锂产品的收率≥97％，纯度≥99.5％，且制备过程中无需反复脱水，工艺大大简化。
附图说明
图1为本发明一种制备双草酸硼酸锂的工艺的用的搅拌釜的结构示意图。
其中，A、搅拌釜本体，B、回流分水器，C、冷凝器。
具体实施方式
下面结合具体实施对本发明的技术方案进行进一步详细地说明，本发明的技术特征或连接关系没有进行详细描述的部分均为采用的现有技术。
以下结合实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例
原料来源：
氢氧化锂：纯度99.9％，购买自上海欧金实业有限公司。
硼酸：纯度99.5％，购买自淄博恒创化工有限公司。
二水草酸：纯度99.6％，购买自济南创通化学有限公司。
丙二醇二甲醚：纯度99％，购买自山东拉雅化学有限公司。
二氯甲烷：购买自山东拉雅化学有限公司。
甲基四氢呋喃：于阿拉丁试剂网购买。
本发明提供的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，包括如下步骤：
步骤1：制备双草酸硼酸酯，按配比将二水合草酸与硼酸加入到带有回流分水器的搅拌釜中，回流分水器顶部设置冷凝器，加水溶解并搅拌混合，搅拌速率为60～120r/min，加热回流反应4.5～6h，得到双草酸硼酸酯的水溶液；
步骤2：按配比将氢氧化锂加入到步骤1制得的溶液中，并补入甲基四氢呋喃，补入的甲基四氢呋喃的质量为二水合草酸与硼酸的2～3倍，搅拌并加热回流反应，搅拌速率为60～120r/min，并不断从回流分水器中将水排出，直至回流分水器中少有或者没有水流出，停止反应，形成悬浊液，主要是由于甲基四氢呋喃与水存在共沸，且部分互溶，在加热回流反应过程中，不断将反应体系中的水移出，促进反应正向进行，进而有助于促进双草酸硼酸锂的转化，提高收率，而且无需多步脱水，简化了工艺；
步骤3：将步骤2得到的液体加热，脱除甲基四氢呋喃，加热过程中缓慢搅拌，受热均匀；
步骤4：提纯，将步骤3得到的双草酸硼酸锂粗品溶于丙二醇二甲醚中，过滤，取滤液加热浓缩，控制浓缩比为2～4:1，之后冷却降温，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出，离心分离即可得到双草酸硼酸锂产品。
实施例1至4配比如下表所示：
从上表中看出，采用该工艺制备得到的双草酸硼酸锂的收率基本都在97％以上，说明在反应中不断将水移出，可促进反应的进行，有助于提高产品的收率，同时二水合草酸稍过量有助于增大双草酸硼酸锂的收率，而且经提纯后，双草酸硼酸锂可达99.5％以上。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种制备双草酸硼酸锂的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备双草酸硼酸酯，按配比将二水合草酸与硼酸加入到带有回流分水器的搅拌釜中，二水合草酸与硼酸的摩尔配比为2～2.05:1，回流分水器顶部设置冷凝器，加水溶解并搅拌混合，加热回流反应4.5～6h，得到双草酸硼酸酯的水溶液；
步骤2：按配比将氢氧化锂加入到步骤1制得的溶液中，氢氧化锂加入量与硼酸的摩尔配比为1:1，并补入甲基四氢呋喃，补入的甲基四氢呋喃的质量为二水合草酸与硼酸的2～3倍，搅拌并加热回流反应，并不断从回流分水器中将水排出，直至回流分水器中少有或者没有水流出，停止反应，形成悬浊液；
步骤3：将步骤2得到的液体加热，脱除甲基四氢呋喃；
步骤4：提纯，将步骤3得到的双草酸硼酸锂粗品溶于丙二醇二甲醚中，过滤，取滤液加热浓缩，之后冷却降温，加入二氯甲烷，搅拌至双草酸硼酸锂结晶析出，离心分离即可得到双草酸硼酸锂产品。
2.根据权利要求1所述的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，其特征在于：所述步骤4中二氯甲烷加入量与丙二醇二甲醚加入量的质量比为1.1～1.2:1。
3.根据权利要求1所述的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，其特征在于：所述步骤4中加热浓缩中控制浓缩比为2～4:1。
4.根据权利要求1所述的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，其特征在于：所述步骤1中的搅拌速率为60～120r/min。
5.根据权利要求1所述的一种制备双草酸硼酸锂的工艺，其特征在于：所述步骤2中的搅拌速率为60～120r/min。
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