[发明专利]一种四氟硼酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用作锂离子电池等电化学装置电解质的的制备技术。

背景技术

LiBF₄是锂离子电池电解液中重要的锂盐和添加剂，具有很好的热稳定性，对水分的敏感程度比LiPF₆低，而且还具有优异的低温性能，具有较好的市场前景。如果能通过简单的工艺流程，制备出满足锂离子电池电化学装置要求的LiBF₄，并且可以工业化生产，将极大节约生产成本，提高LiBF₄产品及锂离子电池等电化学装置的市场竞争力。

目前具有代表性的LiBF₄的制备方法主要有：（1）气流式反应合成法：干燥的LiF置于气流式反应器中，真空下室温通入无水HF，反应生成LiHF₂；真空下升温至160～250 ℃，使LiHF₂脱HF生成多孔状的LiF；将温度降至80～100 ℃，通入BF₃气体进行反应以生成LiBF₄（黄力，王德贵，张宝川. 四氟硼锂和六氟砷锂的合成与拉曼光谱分析[J]. 化学试剂，1996，18（6）：366-367）。（2）碳酸氢锂水溶液法：将Li₂CO₃或LiOH配成溶液，通入CO₂，反应生成LiHCO₃，得到LiHCO₃溶液，然后加入无水HF，进行在常温下反应得LiF·3HF溶液，然后与H₃BO₃溶液反应，得LiBF₄溶液，然后浓缩、冷却结晶、过滤并干燥，即得LiBF₄。（刘海霞，杨华春， 李世江等. 一种四氟硼酸锂的制备方法:中国103236562A[P]2013-08-07）（3）乙醚悬浮液法：LiF加到乙醚中得到悬浮物，在搅拌条件下向此悬浮物中加入BF₃乙醚络合物和乙醚的混合溶液，并于35℃～40℃下回流反应7 h，分离干燥后即得LiBF₄产品。（Friedrich Holger, Simon Joachim. Method for producing highly pure LiBF₄: US, 6537512[P]. 2003-03-25）。

上述方法均以化学性质较为稳定的LiF为锂源，为提高化学反应速率及产品收率，需对LiF的比表面积提出较高要求，增加了制备成本；对LiBF₄粗产品的纯化一般采用含有低温析晶步骤的重结晶法，纯化步骤较为复杂且成本较高。

相对于传统方法，本专利所发明的LiBF₄制备方法主要具备以下优点及创新点：（1）所使用锂盐为化学活性较高的弱酸根锂盐，避免了化学性质较为稳定的LiF的使用，使得反应更容易进行，提高了产品的收率及化学反应的稳定性。（2）反应过程中，所得LiBF₄产品较好的溶解于所优选的有机溶剂中，而原料锂盐则基本不溶，有效降低了LiBF₄粗产品中的杂质含量，有效降低了后续步骤的纯化难度。（3）反应过程在不含水的有机溶剂中进行，降低了干燥过程中对水分去除的难度。（4）产品纯化过程仅需通过溶解、蒸馏、洗涤、干燥步骤即可实现，方法较传统重结晶工艺简单易行，且避免了低温等较为苛刻操作条件的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种四氟硼酸锂的制备方法。

本发明是一种四氟硼酸锂的制备方法，其步骤为：

（1）将含有弱酸根的锂盐、BF₃类的化合物，按锂、硼、氟元素摩尔比为1∶1∶4～1∶2∶5，在非质子非极性或非质子极性较小的溶剂中混合均匀;其中溶剂与锂元素的摩尔比为3∶1～6∶1；

（2）在空气氛围内，于0℃～70℃的温度下回流反应1小时～24小时后，进行固液分离，然后在40℃～120℃蒸干所得液体中的溶剂，并于30℃～130℃下将所得固体干燥5小时～12小时，即得LiBF₄粗产品；