一種四氟硼酸鋰的直接合成法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001 ] 本發(fā)明涉及氟化工領(lǐng)域含氟硼酸鹽的合成技術(shù)
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是當(dāng)今最有發(fā)展前途的直流電源，它因其自身的特點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、航空航天、玩具、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能材料等多種領(lǐng)域，特別是電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能材料的應(yīng)用，將會(huì)給鋰離子電池的發(fā)展帶來(lái)更大的提升空間。鋰離子電池的基本組成是正極、負(fù)極、電解液和隔膜。電解液是鋰離子電池的血液，是不可缺少的重要組成部份，而含氟鋰鹽是鋰離子電池電解液的核心，是最能滿(mǎn)足鋰離子電池電解液需要的電解質(zhì)鹽。目前，鋰離子電池主要采用的鋰鹽是六氟磷酸鋰，主要原因是六氟磷酸鋰作為電解質(zhì)性能比較好，合成方法成熟，同時(shí)是國(guó)內(nèi)外產(chǎn)量最大的鋰鹽。四氟硼酸鋰作為電解質(zhì)過(guò)去也有很多人研究，但因?yàn)樗谟袡C(jī)溶劑中溶解后，電導(dǎo)率較低，而降低了它在鋰離子電池電解液中的應(yīng)用。
[0003]但近期有人研究認(rèn)為四氟硼酸鋰作為電解質(zhì)有它獨(dú)特的性能，比如采用四氟硼酸鋰作為電解質(zhì)的鋰離子電池，低溫性能很好，四氟硼酸鋰和錳酸鋰正極的匹配很好，所以四氟硼酸鋰作為鋰離子電池電解液的電解質(zhì)的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越引起人們的關(guān)注，高純四氟硼酸鋰產(chǎn)品，直到目前為止，主要分布在國(guó)外，國(guó)內(nèi)尚無(wú)工業(yè)化產(chǎn)品。
[0004]四氟硼酸鋰的合成方法，主要有固相-氣相反應(yīng)法、有機(jī)溶劑反應(yīng)法和水溶液反應(yīng)法，這些方法的共同缺點(diǎn)是使用的原材料多，工藝復(fù)雜，難以獲得高純產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0005]本發(fā)明的目的，主要是為了克服以前幾種方法的缺點(diǎn)，采用全新的非水溶劑法合成四氟硼酸鋰，合成涉及的原料主要有三氟化硼、氟化鋰，無(wú)水氟化氫在合成過(guò)程中作為溶劑使用，合成后的四氟硼酸鋰產(chǎn)品經(jīng)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、真空干燥得高純四氟硼酸鋰產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的四氟硼酸鋰合成方法，具體步驟如下:
[0006]無(wú)水氟化氫經(jīng)電解法除水，在合成前將溶劑的含水量降低到允許范圍，無(wú)水氟化氫電解法除水裝置，包括陰極、陽(yáng)極、多孔隔膜板、帶有加熱夾層的外殼，進(jìn)出氣口和進(jìn)出液口，無(wú)水氟化氫電解法除水裝置是由可控硅直流電源控制。
[0007]在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在室溫條件下，將高純氟化鋰溶于無(wú)水氟化氫中，氟化鋰和無(wú)水氟化氫之間的比例是1: 5-40 ;優(yōu)選1: 15。
[0008]在室溫下，將高純?nèi)鹜ㄈ霟o(wú)水氟化氫和氟化鋰的混合溶液，另其充分反應(yīng)，在保證三氟化硼過(guò)量的條件下，氟化鋰全部反應(yīng)，生成四氟硼酸鋰。
[0009]生成的四氟硼酸鋰結(jié)晶溫度是-40°C?_60°C，優(yōu)選_50°C。
[0010]四氟硼酸鋰結(jié)晶的過(guò)濾和洗滌的溫度是-10°C?5°C，優(yōu)選0°C。
[0011]四氟硼酸鋰的真空干燥溫度在50?100°C，壓力在-0.10?0.0OMpa ο 具體實(shí)施例一
[0012]首先將無(wú)水氟化氫用電解法脫水，水分含量< 20PPM。
[0013]在完全干燥的小型聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入高純無(wú)水氟化鋰1.0公斤，通過(guò)液體進(jìn)入口，小心加入無(wú)水氟化氫15公斤，在室溫下攪拌溶解6小時(shí)。
[0014]在完全密封的條件下，在室溫，向聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)通入高純?nèi)?，直到反?yīng)完畢。
[0015]將反應(yīng)釜的溫度降到_50°C，保持1小時(shí)，然后將反應(yīng)釜的溫度升高到0°C。
[0016]在0°C條件下，進(jìn)行結(jié)晶的過(guò)濾和洗滌。
[0017]最后將反應(yīng)釜抽真空到-0.lOMpa，同時(shí)反應(yīng)釜的溫度升高到50°C，真空干燥12小時(shí)，得最后四氟硼酸鋰產(chǎn)品8.5公斤，產(chǎn)率97.9%。
[0018]檢測(cè)結(jié)果:產(chǎn)品純度:99.92%，水分含量:7.8PPM，游離酸含量:75PPM。
具體實(shí)施例二
[0019]首先將無(wú)水氟化氫用電解法稅水，水分含量< 20PPM。
[0020]在完全干燥的小型聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入高純無(wú)水氟化鋰0.5公斤，通過(guò)液體進(jìn)入口，小心加入無(wú)水氟化氫10公斤，在室溫下攪拌溶解6小時(shí)。
[0021]在完全密封的條件下，在室溫，向聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，連續(xù)通入高純?nèi)?，直到反?yīng)完畢。
[0022]將反應(yīng)釜的溫度降到-502，保持1小時(shí)，然后將反應(yīng)釜的溫度升高到0°C。
[0023]在0°C條件下，進(jìn)行結(jié)晶的過(guò)濾和洗滌。
[0024]最后將反應(yīng)釜抽真空到-0.lOMpa，同時(shí)反應(yīng)釜的溫度升高到50°C，真空干燥12小時(shí)，得最后四氟硼酸鋰產(chǎn)品4.2公斤，產(chǎn)率96.8 %。
[0025]檢測(cè)結(jié)果:產(chǎn)品純度:99.95%，水分含量:12PPM，游離酸含量:80PPM。
[0026]以上所述各實(shí)施例，并不能限制本專(zhuān)利的發(fā)明范圍，凡直接或間接使用本發(fā)明方法合成四氟硼酸鋰，均在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四氟硼酸鋰直接合成法，其特征在于:無(wú)水氟化氫經(jīng)電解法除水，在合成前將溶劑的含水量降低到允許范圍，在室溫下，將高純氟化鋰在聚四氟乙烯反應(yīng)器中溶于無(wú)水氟化氫中，在室溫下，將高純?nèi)鹜ㄈ霟o(wú)水氟化氫和氟化鋰的混合溶液中，另其充分反應(yīng)，生成四氟硼酸鋰，生成的四氟硼酸鋰在低溫條件下進(jìn)行結(jié)晶，最后將結(jié)晶后的四氟硼酸鋰過(guò)濾并進(jìn)行真空干燥。2.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述的無(wú)水氟化氫電解法除水裝置，包括陰極、陽(yáng)極、多孔隔膜板、帶有加熱夾層的外殼，進(jìn)出氣口和進(jìn)出液口。3.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述無(wú)水氟化氫電解法除水裝置是由可控硅直流電源控制。4.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述四氟硼鋰合成反應(yīng)釜是由聚四氟乙烯做成的。5.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:氟化鋰在無(wú)水氟化氫溶劑中溶解時(shí)，氟化鋰和無(wú)水氟化氫之間的比例是1: 5-40，優(yōu)選1: 15。6.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述高純氟化鋰在無(wú)水氟化氫溶劑中溶解時(shí)，溶解溫度是室溫5-30 °C。7.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述將高純?nèi)鹜ㄈ霟o(wú)水氟化氫和氟化鋰的混合溶液另其反應(yīng)時(shí)，三氟化硼要求過(guò)量。8.—種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述四氟硼酸鋰結(jié)晶溫度是_40°C到-60°C，優(yōu)選-50。。。9.一種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述四氟硼酸鋰結(jié)晶的過(guò)濾溫度是-10°C到 5°C，優(yōu)選 0°C。10.—種四氟硼酸鋰直接全成法，其特征在于:所述四氟硼酸鋰的真空干燥溫度在0-100。。，壓力在-0.10 ?0.0OMpa。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種四氟硼酸鋰的直接合成法，方法采用三氟化硼和氟化鋰直接反應(yīng)，生成四氟硼酸鋰。首先將高純氟化鋰在聚四氟乙烯反應(yīng)器中溶于含水量低于20PPM的無(wú)水氟化氫中，然后再通入高純?nèi)饸怏w，即得到四氟硼酸鋰粗品，粗品經(jīng)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，即可獲得高純四氟硼酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明，方法簡(jiǎn)單、可靠、產(chǎn)品純度高，雜質(zhì)少。
【IPC分類(lèi)】C01B35/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105293512
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410662630
【發(fā)明人】李鐵軍, 陳劍鋒, 李思洋, 林曉忠
【申請(qǐng)人】汕頭市金光高科有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年11月11日