一種四氟硼酸鋰的製備方法
2023-06-09 15:57:26
一種四氟硼酸鋰的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種四氟硼酸鋰的製備方法，包括下列步驟：1）常溫常壓下，將氟化鋰溶解在無水氟化氫中，得氟化鋰溶液；2）將三氟化硼氣體通入步驟1）所得氟化鋰溶液中，反應30～60min，得混合液；3）將步驟2）所得混合液降溫結晶，過濾並烘乾，即得四氟硼酸鋰。本發明的四氟硼酸鋰的製備方法，所用三氟化硼為工業級原料，價廉且易得；反應條件溫和，反應時間短，能耗低，降低了生產成本；所得四氟硼酸鋰產品的質量好，純度達到99.5%以上，水分控制在100ppm以下，完全滿足鋰離子電池生產的需要，具有良好的經濟價值及社會價值；合成工藝簡單，易於操作和控制，適合大規模工業化生產。
【專利說明】一種四氟硼酸鋰的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於四氟硼酸鋰【技術領域】，具體涉及一種四氟硼酸鋰的製備方法。
【背景技術】
[0002] 長久以來，化石能源枯竭和環境汙染一直是世界各國面臨的主要問題，鋰離子電 池作為21世紀探索開發出的綠色環保清潔能源，得到了大力推廣和應用。伴隨著鋰離子電 池應用範圍的不斷拓寬，尤其是在電動汽車等動力電池領域的飛速進展，其對環境、溫度及 安全要素的不同需求對電解質體系提出了苛刻要求。
[0003] 電解質是鋰離子電池電解液不可或缺的組成部分，是鋰離子電池性能的決定因素 之一。因此對電解質體系進行改進是改善鋰離子電池的電性能和安全性的重要方面。當前， 傳統鋰鹽六氟磷酸鋰對水分和HF極其敏感，容易發生分解反應產出微量的LiF及PF5，且不 耐高溫，限制了其在動力電池上的應用。
[0004] 四氟硼酸鋰的分子式為LiBF4，分子量為93. 74,主要作為新型鋰鹽和成膜添加劑 應用於鋰離子電池。LiBF4作為新型鋰鹽，其在水分、溫度敏感性及安全性能等方面的優勢， 使其迎合了鋰離子電池的需求，成為近期關注的熱點。四氟硼酸鋰電解質的熱穩定性較好， 對環境水分不敏感，有希望發展成為民用、軍事、三航領域微型、儲能及動力銼離子電池等 領域廣泛採用的優秀電解質體系。
[0005] 目前，合成四氟硼酸鋰的方法主要有固相-氣相法、非水溶液法和水溶液法。其 中，固相_氣相法是在高溫下，以基礎鹽為原料生成，再用有機溶劑提純得到產品，需先合 成中間體，合成難度大，設備要求高，難以得到較純的產品，需進一步提純。非水溶液法是在 有機溶劑中形成懸濁液，再發生反應生成產品，其採用有機溶劑，有副反應的發生，同時產 生結合緊密的中間化合物，分離困難。水溶液法採用酸類與基礎鋰鹽反應、濃縮、結晶、過 濾、乾燥，再重結晶得到較為純淨的產品，然而水溶液法由於採用的是無機介質提純四氟硼 酸鋰，存在產品脫水、提純、分離困難等問題，其生產成本也高。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種四氟硼酸鋰的製備方法，解決現有製備方法所得四氟硼 酸鋰純度低且生產成本較高的問題。
[0007] 為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是：一種四氟硼酸鋰的製備方法，包 括下列步驟：
[0008] 1)常溫常壓下，將氟化鋰溶解在無水氟化氫中，得氟化鋰溶液；
[0009] 2)將三氟化硼氣體通入步驟1)所得氟化鋰溶液中，反應30?60min，得混合液； [0010] 3)將步驟2)所得混合液降溫結晶，過濾並烘乾，即得四氟硼酸鋰。
[0011] 步驟1)中所述氟化鋰溶液中氟化鋰的質量分數為2%?7%。
[0012] 步驟1)中所述氟化鋰為高純氟化鋰。
[0013] 步驟2)中通入三氟化硼氣體的量為：三氟化硼與氟化鋰的摩爾比為1?2. 5:1。
[0014] 步驟2)中所得混合液中四氟硼酸鋰的質量分數為20%?25%。本申請的反應為常 壓反應，通入三氟化硼時有部分氟化氫氣體溢出。步驟2)中通入三氟化硼氣體帶出的氣體 可以冷凝回收後重複利用。
[0015] 步驟3)中所述降溫結晶是梯度降溫結晶。
[0016] 所述梯度降溫結晶是在5?-40°C範圍內梯度降溫結晶。
[0017] 所述梯度降溫結晶是從5°C開始，以2°C /h的速度降溫結晶。
[0018] 步驟3)中所述烘乾的溫度是30?70°C。
[0019] 所述烘乾的方法是用熱氮氣吹乾物料。所述熱氮氣是由氮氣加熱機加熱氮氣產生 的。
[0020] 熱氮氣的溫度為30?70°C，溫度過高容易使四氟硼酸鋰分解；溫度過低容易使四 氟硼酸鋰中夾雜的無水氟化氫出不來。
[0021] 本發明的四氟硼酸鋰的製備方法，以高純氟化鋰與三氟化硼氣體常溫常壓條件下 在無水氟化氫中反應，經降溫結晶、過濾、烘乾得到高純四氟硼酸鋰，所用三氟化硼為工業 級原料，價廉且易得；氟化鋰在無水氟化氫中極易溶解且溶解度大，減少反應時間、提高反 應效率，避免了採用有機溶劑時氟化鋰不溶或溶解度低、反應效率低、容易發生副反應及容 易引入雜質的問題；該製備方法反應條件溫和，反應時間短，反應率高，生產能力高，能耗 低，降低了生產成本；製備過程中水分含量低且工藝過程只有一步，無需進行脫水、提純、分 離，利於操作且節省成本；所得四氟硼酸鋰產品的質量好，純度達到99. 5%以上，水分控制 在lOOppm以下，完全滿足鋰離子電池生產的需要，具有良好的經濟價值及社會價值；合成 工藝簡單，易於操作和控制，適合大規模工業化生產。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的說明。
【具體實施方式】 [0023] 中，所用原料的純度如表1所示：
[0024] 表1原料純度表
【權利要求】
1. 一種四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：包括下列步驟： 1) 常溫常壓下，將氟化鋰溶解在無水氟化氫中，得氟化鋰溶液； 2) 將三氟化硼氣體通入步驟1)所得氟化鋰溶液中，反應30?60min，得混合液； 3) 將步驟2)所得混合液降溫結晶，過濾並烘乾，即得四氟硼酸鋰。
2. 根據權利要求1所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：步驟1)中所述氟化鋰 溶液中氟化鋰的質量分數為2%?7%。
3. 根據權利要求1所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：步驟2)中通入三氟化 硼氣體的量為：三氟化硼與氟化鋰的摩爾比為1?2. 5:1。
4. 根據權利要求1或3所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：步驟2)中所得混 合液中四氟硼酸鋰的質量分數為20%?25%。
5. 根據權利要求1所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：步驟3)中所述降溫結 晶是梯度降溫結晶。
6. 根據權利要求5所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：所述梯度降溫結晶是 在5?-40°C範圍內梯度降溫結晶。
7. 根據權利要求5或6所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：所述梯度降溫結 晶是從5°C開始，以2°C /h的速度降溫結晶。
8. 根據權利要求1所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：步驟3)中所述烘乾的 溫度是30?70°C。
9. 根據權利要求8所述的四氟硼酸鋰的製備方法，其特徵在於：所述烘乾的方法是用 熱氮氣吹乾物料。
【文檔編號】C01B35/06GK104291347SQ201410053637
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】閆春生, 陳虎, 馬廣輝, 賈雪峰, 薛峰峰, 王永勤, 王豔君, 劉陳紅 申請人:多氟多化工股份有限公司