[发明专利]一种多含氟烷基碳酸酯及其制备方法

说明书

本发明公开一种多含氟烷基碳酸酯及其制备方法，该制备方法为：将对称烷基碳酸酯、含氟醇与催化剂混合均匀，在精馏反应釜T1内发生酯交换反应，生成多含氟烷基碳酸酯和烷基醇；在精馏反应釜T1塔顶反应并采出烷基醇，分离得到催化剂；将剩余组分输送到精馏塔T2中，塔顶采出未反应完的含氟醇及少量烷基醇，经泵P2输送到精馏反应釜T1中继续反应，塔底采出含氟烷基碳酸酯粗品；将含氟烷基碳酸酯粗品经泵P3输送到精馏塔T3中进行纯化，收集所对应的不同含氟烷基碳酸酯成品。本发明通过使用了固体碱催化剂，可以很容易从反应介质中除去，可以循环使用。本发明具有工艺操作简单，产品种类多、纯度高，可实现多含氟烷基碳酸酯的连续化工业生产等特点。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，具体为一种多含氟烷基碳酸酯及其制备方法。

背景技术

随着当前环境和石油价格的日益突出，近些年新能源领域快速崛起，锂离子电池电解液的研究具有深远的战略意义。

目前锂电池电解液中常见溶剂有DMC、DEC、EMC、EC，这些溶剂存在闪点低、易燃烧等特点，所以电池在过度充电使用过程中存在一定安全隐患。由于氟原子具有电负性强和吸电子能力强的特点，使得氟代溶剂比传统碳酸酯溶剂具有更高的氧化稳定性及更低的可燃性。因此添加适量的多含氟烷基碳酸酯，既有可以发挥高电池性能，又可以提高其对电解质的溶解能力。

公开号CN103275116 A专利文件报道了含氟碳酸酯的合成与含氟碳酸酯在锂电池电解液中的应用，专利中使用光气和氟醚作为反应物，得到含氟碳酸酯。该工艺使用原料剧毒，毒性大，反应过程产生大量氯化氢气体，不符合绿色化学合成和环保要求。

公开号CN102417500A专利文件公开了一种含氟碳酸酯的制备方法，用含氟环氧醚类与二氧化碳在催化剂作用下反应得到。该工艺使用含氟环氧醚类毒性较大，催化剂价格昂贵，不利于工业化生产。

专利US20080145763利用碳酸二苯酯和含氟烷基醇，在碱性或酸性催化剂下，合成对称含氟烷基碳酸酯物质，用盐酸水洗涤后，经过干燥剂干燥有机相后，精馏得到产品，产率60％。此方法后处理繁琐，研究表明含氟碳酸酯在酸性条件或水存在时容易分解，所以导致此合成方法产率较低。

专利CN109232256A中公开了一种含氟碳酸酯的合成，以含氟醇与碳酸二甲酯为原料，碱为催化剂，通过精馏塔60～120℃反应，经过反应精馏后依次得到甲醇、碳酸二甲酯与含氟碳酸酯。在制备过程中，生成的甲醇与碳酸二甲酯存在共沸现象，分离效果不佳，同时含氟醇与碳酸二甲酯摩尔比为1：(0.5～5)，反应过程采出碳酸二甲酯，参与反应的碳酸二甲酯数量变少，进而会导致收率偏低。

专利CN110590556A中公开了一种含氟不对称链状碳酸酯的制备方法，以含氟一元醇、卤代碳酸酯和缚酸剂按照一定摩尔比配料，然后溶于溶剂，按照特定进料方式经过微通道反应器进行反应得到含氟不对称链状碳酸酯的粗品。该工艺设备微通道反应器昂贵，不适用大规模工业化生产，使用卤代碳酸酯毒性较大，有的为管制物品，会增加使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多含氟烷基碳酸酯及其制备方法。将多熵合金的理念运用至钠离子电池正极层状氧化物材料和中并对其改性，能够克服现有钠离子电池正极材料能量密度低及循环性能较差等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种多含氟烷基碳酸酯的制备方法，其特征在于，以下为反应式：

包括以下步骤：

步骤一，将对称烷基碳酸酯从精馏反应釜T1下进料口加料，含氟醇与催化剂混合均匀，从精馏反应釜T1上进料口中加料，精馏反应釜T1内含氟醇与对称烷基碳酸酯发生酯交换反应，生成多含氟烷基碳酸酯和烷基醇；

步骤二，在精馏反应釜T1塔顶前期进行全回流反应，待反应一段时间后，设置回流比采出生成的烷基醇；