[发明专利]一种高温水相法制备的高纯双草酸硼酸锂及其应用

说明书

本发明公开了一种高温水相法制备的高纯双草酸硼酸锂及其应用。所述制备方法包括高温预溶、锂化水解、高温脱水、溶解提纯、动态结晶、干燥，其中，所述高温预溶是将去离子水加入到反应釜中，在搅拌条件下，按照摩尔配比加入草酸二水合物和硼酸，升高温度后，在高温条件下预溶一段时间；所述动态结晶、干燥是在溶解提纯后将母液加入到结晶釜中，开启搅拌，并逐渐降温至晶体析出，过滤后将晶体进行真空干燥，得双草酸硼酸锂成品。本发明采用的高温预溶步骤，保证了反应物料混合均匀，对设备和反应条件要求低，可提高反应转化率和产率；采用的动态结晶法，使得制备的产品纯度高，对于提高锂离子电池性能的应用具有巨大优势。

技术领域

本发明涉及化工新能源领域，具体是涉及一种高温水相法制备的高纯双草酸硼酸锂及其应用。

背景技术

双草酸硼酸锂(LiBOB)是一种配位螯合物，能够形成稳定的大π共轭结构。LiBOB的添加对于提高锂离子电池的稳定性和安全性，延长锂离子电池的使用寿命具有重要意义，应用于锂电池时具有较好的热稳定性和化学稳定性，并且具有较高的电导率和较宽的电化学窗口，参与成膜，在负极处快速形成致密稳定的SEI膜，防止溶剂分子的不可逆嵌入。

目前双草酸硼酸锂的制备方法主要有一步法和两步法。一步法是将草酸、硼源、锂源按照一定的比例混合，直接通过高温加热的方法进行反应，反应完成后进行提纯处理。两步法的工艺流程稍复杂，第一步是通过草酸和硼酸之间的酯化反应，制备双草酸硼酸酯；然后再在锂盐的存在下进行水解，制备双草酸硼酸锂；根据反应的不同，最后进行提纯。

一步法具有工艺流程简单的优点，是目前化工生产中应用的主要方法；但由于固体之间的混合难以均匀，并且固体间接触不充分，反应不彻底，有产率低，杂质多的缺点，即便通过后期提纯，可以得到合格的产品，但是，由于产率低，产品的生产成本较高；并且一步法对设备的要求较高，能耗大。两步法通常在有机溶剂中进行，混合均匀，反应更易进行，纯度较高，条件温和。但由于硼酸和草酸的性质差别较大，很少有溶剂能够同时溶解这两种物质，需要的溶剂量较大，原材料成本高；并且该方法实际操作繁琐，双草酸硼酸酯难以制备，而有机溶剂的使用限制了反应温度，使得实际制备过程中反应难以进行。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种高温水相法制备的高纯双草酸硼酸锂及其应用。

为达到本发明的目的，本发明高纯双草酸硼酸锂的高温水相法制备方法包括高温预溶、锂化水解、高温脱水、溶解提纯、动态结晶、干燥六个步骤，反应过程见反应式I：

所述高温预溶是将去离子水加入到反应釜中，在搅拌条件下，按照摩尔配比加入草酸二水合物和硼酸，升高温度后，在高温条件下预溶一段时间；

所述锂化水解是将锂源逐渐投加到高温预溶后的溶液中，并不断搅拌；

所述高温脱水是在锂化水解后升高温度进行脱水得到双草酸硼酸锂粗产物；

所述溶解提纯是在高温脱水后将双草酸硼酸锂粗产物加入到有机溶剂中升高温度进行溶解，搅拌，过滤，滤液浓缩后，得到60-80℃的母液；

所述动态结晶、干燥是在溶解提纯后将母液加入到结晶釜中，开启搅拌，并逐渐降温至晶体析出，过滤后，将晶体进行真空干燥，得到双草酸硼酸锂成品。

从反应式I可以看出，该反应为固相混合反应，固相反应过程中，对传质要求很高，需要进行高温反应，并且由于混合不均匀，导致反应转化率低，因而设备要求和成本均偏高。而本发明采用的是高温水相合成法，在前期的混合过程中，是溶液之间的接触反应，因而混合充分，转化率高，反应温度较低。

进一步地，所述高温预溶中去离子水与硼酸摩尔比为8-15:1。

更进一步地，所述高温预溶中在高温条件下预溶一段时间指的是保持温度为100-130℃，保持时间为0.5-3h，优选为1-2h。