高純低水四氟硼酸鋰的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高純低水四氟硼酸鋰的制備方法，步驟包括⑴粗制四氟硼酸鋰溶液；⑵純化四氟硼酸鋰溶液，得到純度可達(dá)99.9%以上的四氟硼酸鋰溶液；⑶制備低水四氟硼酸鋰，得到水分含量低于10ppm的白色粉狀的高純低水四氟硼酸鋰。本發(fā)明專利技術(shù)在四氟硼酸鋰溶液中加入了反相萃取純化劑，由于該純化劑中有機(jī)溶劑均為四氟硼酸鋰極良溶劑，復(fù)合后提純效果大大加強(qiáng)，四氟硼酸鋰純度可達(dá)99.9%以上；通過在真空干燥箱內(nèi)加入強(qiáng)吸水劑，通過真空干燥、搗碎后再吸附干燥相結(jié)合的方式，有效提高了材料的干燥效果，制成的四氟硼酸鋰材料水分含量為10ppm以下；保證了電池體系在較低電壓的條件下無副反應(yīng)，提高了電池的循環(huán)性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋰離子電池用電解質(zhì)材料
，特別是涉及一種。
技術(shù)介紹
鋰離子電池電壓為3.6伏，約為鎳鎘電池和鎳氫電池的3倍，且單位體積、單位重量的能量密度高，另外，采用鋰離子電池的電子器件也可進(jìn)一步向著小型化、輕量化方向發(fā)展。鋰離子電池作為后來居上者正在便攜式電子設(shè)各中大幅度取代鎳鎘電池和鎳氫電池。鋰離子電池已成為小型二次電池今后發(fā)展的主流。鋰離子電池電解液所用的鋰鹽一般分為高氯酸鋰(LiC104)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)以及六氟磷酸鋰(LiPF6)等。1^(:104具有強(qiáng)氧化性，由于自身的安全性問題，因此僅供實(shí)驗(yàn)室研究使用；LiAsF6不易分解，但由于砷具有毒性且價(jià)格較高而受到限制；LiPF6由于具有較高的離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定的電化學(xué)性能，是目前鋰離子電池商業(yè)應(yīng)用中最為廣泛的導(dǎo)電鋰鹽，目前，不論是小容量的便攜電器用鋰離子電池，還是大容量電動(dòng)(自行)車用鋰離子電池，電解液的基本配方均為LiPF6/EC+共溶劑，然而，LiPF6對(duì)水極其敏感，微量的水分就能夠與其反應(yīng)生成HF，同時(shí)LiPF6熱穩(wěn)定性很差，在高溫下也會(huì)分解出HF，產(chǎn)物HF會(huì)腐蝕電極材料和集流極，因而使得采用LiPF 6電解液的電池高溫性能不理想。LiBF4具有較低的電荷傳遞電阻，使得電池具有比LiPF6更優(yōu)越的低溫性能。四氟硼酸鋰常規(guī)的制備方法有固相-氣相接觸法、水溶液法等。固相-氣相接觸法對(duì)設(shè)備要求較高，過程要求嚴(yán)格控制，反應(yīng)不均勻，生產(chǎn)效率較低；而在水溶液法合成四氟硼酸鋰的過程中，由于在水溶液中四氟硼酸鋰以一水物或三水物的形式出現(xiàn)，不僅純度低，后續(xù)的干燥除水也非常困難，作為電解質(zhì)材料用于鋰離子電池，容易導(dǎo)致電池在較低電壓的條件下具有很多的副反應(yīng)發(fā)生，造成循環(huán)性能下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種純度高、水分含量低，能夠滿足電池在較低電壓的條件下無副反應(yīng)，提高電池循環(huán)性能，并且具有綠色環(huán)保效果的。本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是:，其特點(diǎn)是:包括以下制備步驟:步驟⑴粗制四氟硼酸鋰溶液的制備過程以摩爾比氫氧化鋰:氟硼酸=1:0.8±0.2，量取lmol/L 3.5 mol/L單水氫氧化鋰溶液和質(zhì)量百分比27% 33%的氟硼酸溶液,將單水氫氧化鋰溶液滴入氟硼酸溶液中，形成四氟硼酸鋰粗溶液；四氟硼酸鋰粗溶液過濾得到澄清濾液，量出澄清濾液的體積；將澄清濾液在70°C 95°C，-0.098MPa -0.06 MPa下進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的澄清濾液體積為蒸發(fā)前澄清濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，制成粗制四氟硼酸鋰溶液；步驟⑵純化四氟硼酸鋰溶液的制備過程①將體積比10±5: 30±5:5±5:45±5的甲醇:甲苯:異丙醇:碳酸二甲酯混合形成反相萃取純化劑；②按照步驟⑴中所述四氟硼酸鋰粗溶液體積的35%_65%量取反相萃取純化劑；③將②量取的反相萃取純化劑加入到步驟⑴完成的粗制四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到初步純化濾液，并量出初步純化濾液的體積；將初步純化濾液在60°C 85°C, -0.09MPa -0.05 MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的初步純化濾液體積為蒸發(fā)前初步純化濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到初步純化四氟硼酸鋰溶液；④將②量取的反相萃取純化劑加入到③得到的初步純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到二次純化濾液，并量出二次純化濾液的體積；將二次純化濾液在60°C 85°C, -0.09MPa -0.05 MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的二次純化濾液體積為蒸發(fā)前二次純化濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到二次純化四氟硼酸鋰溶液； ⑤將②量取的反相萃取純化劑加入到④得到的二次純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到三次純化濾液，并量出三次純化濾液的體積；將三次純化濾液在60°C 85°C, -0.09MPa -0.05 MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的三次純化濾液體積為蒸發(fā)前三次純化濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，制成純化四氟硼酸鋰溶液；步驟⑶低水四氟硼酸鋰產(chǎn)品的制備過程將步驟⑵制成的純化四氟硼酸鋰溶液在60°C 85°C，-0.09MPa -0.05 MPa下繼續(xù)蒸發(fā)，直至四氟硼酸鋰晶體完全析出，得到四氟硼酸鋰粗品；將四氟硼酸鋰粗品放至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為-0.098MPa -0.06 MPa下，80°C 95°C干燥4 12小時(shí)，取出經(jīng)過干燥的四氟硼酸鋰粗品并搗碎，再放至真空干燥箱內(nèi)，并在干燥箱內(nèi)加入包覆量為15%-20%的表面包覆無水氯化鈣的3A 分子篩作為強(qiáng)吸水劑，強(qiáng)吸水劑的加入量為干燥的四氟硼酸鋰粗品質(zhì)量百分比1%-3.5%,繼續(xù)于-0.098MPa -0.06 MPa，80°C 95°C干燥4 12小時(shí)進(jìn)行深度吸附干燥，取出后即形成水分含量低于IOppm的白色粉狀的高純低水四氟硼酸鋰。本專利技術(shù)還可以采用如下技術(shù)措施:所述步驟⑵中甲醇:甲苯:異丙醇:碳酸二甲酯的體積比為15:25:10:50。本專利技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本專利技術(shù)在四氟硼酸鋰溶液中加入了反相萃取純化劑，由于該純化劑中有機(jī)溶劑均為四氟硼酸鋰極良溶劑，復(fù)合后提純效果大大加強(qiáng)，四氟硼酸鋰純度可達(dá)99.9%以上；同時(shí)由于反相萃取純化劑中的部分組分還可與四氟硼酸鋰溶液中的水形成共沸物，通過減壓蒸發(fā)還能夠起到初步除水的作用；2、本專利技術(shù)通過在真空干燥箱內(nèi)加入強(qiáng)吸水劑，通過真空干燥、搗碎后再吸附干燥相結(jié)合的方式，有效提高了材料的干燥效果，制成的四氟硼酸鋰材料水分含量為IOppm以下；作為電解質(zhì)用于鋰離子電池中，有效保證了電池體系在較低電壓的條件下無副反應(yīng)，并有效提聞電池的循環(huán)性能。3、本專利技術(shù)所有原料使用后均可進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)了零排放，滿足綠色環(huán)保要求。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并詳細(xì)說明如下:本專利技術(shù)包括以下制備步驟:步驟⑴粗制四氟硼酸鋰溶液的制備過程以摩爾比氫氧化鋰:氟硼酸=1:0.8±0.2，量取lmol/L 3.5 mol/L單水氫氧化鋰溶液和質(zhì)量百分比27% 33%的氟硼酸溶液,將單水氫氧化鋰溶液滴入氟硼酸溶液中，形成四氟硼酸鋰粗溶液；四氟硼酸鋰粗溶液過濾得到澄清濾液，量出澄清濾液的體積；將澄清濾液在70°C 95°C，-0.098MPa -0.06 MPa下進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的澄清濾液體積為蒸發(fā)前澄清濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，制成粗制四氟硼酸鋰溶液；步驟⑵純化四氟硼酸鋰溶液的制備過程①將體積比10±5: 30±5:5±5:45±5的甲醇:甲苯:異丙醇:碳酸二甲酯混合形成反相萃取純化劑；②按照步驟⑴中所述四氟硼酸鋰粗溶液體積的35%_65%量取反相萃取純化劑；③將②量取的反相萃取純化劑加入到步驟⑴完成的粗制四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到初步純化濾液，并量出初步純化濾液的體積；將初步純化濾液在60°C 85°C, -0.09MPa -0.05 MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的初步純化濾液體積為蒸發(fā)前初步純化濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到初步純化四氟硼酸鋰溶液；④將②量取的反相萃取純化劑加入到③得到的初步純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到二次純化濾液，并量出二次純化濾液的體積；將二次純化濾液在6本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
高純低水四氟硼酸鋰的制備方法，其特征在于：包括以下制備步驟：步驟⑴粗制四氟硼酸鋰溶液的制備過程以摩爾比氫氧化鋰：氟硼酸=1：0.8±0.2，量取1mol/L～3.5mol/L單水氫氧化鋰溶液和質(zhì)量百分比27%～33%的氟硼酸溶液，將單水氫氧化鋰溶液滴入氟硼酸溶液中，形成四氟硼酸鋰粗溶液；四氟硼酸鋰粗溶液過濾得到澄清濾液，量出澄清濾液的體積；將澄清濾液在70℃～95℃，?0.098MPa～?0.06MPa下進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的澄清濾液體積為蒸發(fā)前澄清濾液體積的30%～45%時(shí)，停止蒸發(fā)，制成粗制四氟硼酸鋰溶液；步驟⑵純化四氟硼酸鋰溶液的制備過程①將體積比10±5：30±5：5±5：45±5的甲醇：甲苯：異丙醇：碳酸二甲酯混合形成反相萃取純化劑；②按照步驟⑴中所述四氟硼酸鋰粗溶液體積的35%?65%量取反相萃取純化劑；③將②量取的反相萃取純化劑加入到步驟⑴完成的粗制四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到初步純化濾液，并量出初步純化濾液的體積；將初步純化濾液在60℃～85℃，?0.09MPa～?0.05MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的初步純化濾液體積為蒸發(fā)前初步純化濾液體積的30%～45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到初步純化四氟硼酸鋰溶液；④將②量取的反相萃取純化劑加入到③得到的初步純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到二次純化濾液，并量出二次純化濾液的體積；將二次純化濾液在60℃～85℃，?0.09MPa～?0.05MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的二次純化濾液體積為蒸發(fā)前二次純化濾液體積的30%～45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到二次純化四氟硼酸鋰溶液；⑤將②量取的反相萃取純化劑加入到④得到的二次純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到三次純化濾液，并量出三次純化濾液的體積；將三次純化濾液在60℃～85℃，?0.09MPa～?0.05MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的三次純化濾液體積為蒸發(fā)前三次純化濾液體積的30%～45%時(shí)，停止蒸 發(fā)，制成純化四氟硼酸鋰溶液；步驟⑶低水四氟硼酸鋰產(chǎn)品的制備過程將步驟⑵制成的純化四氟硼酸鋰溶液在60℃～85℃，?0.09MPa～?0.05MPa下繼續(xù)蒸發(fā)，直至四氟硼酸鋰晶體完全析出，得到四氟硼酸鋰粗品；將四氟硼酸鋰粗品放至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為?0.098MPa～?0.06MPa下，80℃～95℃干燥4～12小時(shí)，取出經(jīng)過干燥的四氟硼酸鋰粗品并搗碎，再放至真空干燥箱內(nèi)，并在干燥箱內(nèi)加入包覆量為15%?20%的表面包覆無水氯化鈣的3A分子篩作為強(qiáng)吸水劑，強(qiáng)吸水劑的加入量為干燥的四氟硼酸鋰粗品質(zhì)量百分比1%?3.5%，繼續(xù)于?0.098MPa～?0.06MPa，80℃～95℃干燥4～12小時(shí)進(jìn)行深度吸附干燥，取出后即形成水分含量低于10ppm的白色粉狀的高純低水四氟硼酸鋰。...

【技術(shù)特征摘要】
1.高純低水四氟硼酸鋰的制備方法，其特征在于:包括以下制備步驟: 步驟⑴粗制四氟硼酸鋰溶液的制備過程 以摩爾比氫氧化鋰:氟硼酸=1:0.8±0.2，量取lmol/L 3.5mol/L單水氫氧化鋰溶液和質(zhì)量百分比27% 33%的氟硼酸溶液,將單水氫氧化鋰溶液滴入氟硼酸溶液中，形成四氟硼酸鋰粗溶液；四氟硼酸鋰粗溶液過濾得到澄清濾液，量出澄清濾液的體積；將澄清濾液在70°C 95°C，_0.098MPa -0.06MPa下進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的澄清濾液體積為蒸發(fā)前澄清濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，制成粗制四氟硼酸鋰溶液； 步驟⑵純化四氟硼酸鋰溶液的制備過程 ①將體積比10±5:30±5:5±5:45±5的甲醇:甲苯:異丙醇:碳酸二甲酯混合形成反相萃取純化劑； ②按照步驟⑴中所述四氟硼酸鋰粗溶液體積的35%-65%量取反相萃取純化劑； ③將②量取的反相萃取純化劑加入到步驟⑴完成的粗制四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到初步純化濾液，并量出初步純化濾液的體積；將初步純化濾液在60°C 85°C,-0.09MPa -0.05MPa下減壓蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)后剩余的初步純化濾液體積為蒸發(fā)前初步純化濾液體積的30% 45%時(shí)，停止蒸發(fā)，得到初步純化四氟硼酸鋰溶液； ④將②量取的反相萃取純化劑加入到③得到的初步純化四氟硼酸鋰溶液中，過濾掉不溶物得到二次純化濾液，并量出二次純化濾液的體積；將二次純化濾液在60°C 85°C,-0.09MPa -0.0...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許寒，劉興江，劉浩杰，彭慶文，盧志威，孫文彬，任麗彬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：