[发明专利]固相反应法合成的双草酸硼酸锂的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用作锂离子电池电解质的双草酸硼酸锂(LiBOB)的提纯方法。

背景技术

作为锂离子电池的重要组成部分，电解质溶液对锂离子电池性能的影响至关重要。目前，商品化的锂离子电池使用的电解质通常为六氟磷酸锂(LiPF₆)，尽管其作为电解质有较高的电导率和较宽的电化学窗口，但是LiPF₆较差的热稳定性及其对水份的敏感性制约了其在锂离子电池中更加广泛的使用。于是，人们在不断寻求性能更加优异的电解质，其中双草酸硼酸锂(LiBOB)受到了人们的关注。与LiPF₆相比，LiBOB热稳定性较好，在有机溶剂中可以稳定存在，1mol/LLiBOB-PC溶液的电化学窗口大于4.5V，能在碳酸丙烯酯(PC)中稳定石墨负极；对锰和铁系正极材料几乎无溶解侵蚀，不含卤素，分解产物对环境不造成危害。

目前，LiBOB的制备方法主要有以下三种：

(1)1999年公布的德国专利^[1]，首次报道了LiBOB的合成方法。其选用的原料为锂的化合物(如LiOH或Li₂CO₃)、草酸或草酸盐、硼酸或硼的氧化物，包括6种不同制备路线。其中，最经济环保的反应路线如下：

LiOH+2H₂C₂O₄+H₃BO₃→LiB[(OCO)₂]₂+4H₂O

(2)Xu等用其他方法合成了LiBOB^[2，3]。其反应式如下：

LiB(OCH₃)₄+2(CH₃)₃SiOOCCOOSi(CH₃)₃+CH₃CN

→LiB[(OCO)₂]₂+4CH₃OSi(CH₃)₃

(3)Yu等提出了以固相反应制备LiBOB的方法^[4]，其反应式如下：

方法(1)由于反应过程中有水的生成，要得到电池级的产品，其提纯过程相对比较繁琐。方法(2)在反应过程中不会产生水，且所得产品纯度较高，缺点是合成路线相对比较复杂，成本较高。方法(3)的过程中虽然产生了水，但是由于焙烧温度在200℃以上，产生的水立即变成蒸汽跑掉。总的来说，方法(3)的反应较为简单，反应物价廉易得，产物单一，绿色环保。因此，本发明针对方法(3)，即固相反应法合成的双草酸硼酸锂进行提纯，从而得到适用于锂离子电池的LiBOB更具有现实意义。

参考文献

[1]Lischka U，Wietelmann U.GP 19 829 030Cl，1999.

[2]Xu W，Shusterman A J.Electrochem.Solid-State Lett.，2001，4(1)：E1-E4.

[3]Angell C A，Xu W.US 0 034 235 A1，2004.

[4]Yu B T，Qiu W H，Li F S，Xu G X.Electrochem.Solid-State Lett.，2006，9(1)：A1-A4.

发明内容

本发明的目的是提供一种固相反应法合成的双草酸硼酸锂的提纯方法，使其达到用作锂离子电池电解质的要求。

本发明采用溶析结晶的原理，即先将需提纯的双草酸硼酸锂溶解于溶解性高的溶剂A中，制成饱和溶液，然后将较难溶解双草酸硼酸锂的溶剂B加入到饱和溶液中，由于双草酸硼酸锂在溶剂B中的低溶解性，导致混合溶液过饱和，析出双草酸硼酸锂。与此同时，杂质在混合溶剂中不能达到过饱和而留在溶液中，最后固液分离从而达到提纯的目的。

本发明的处理对象(原料)是：LiOH·H₂O与H₂C₂O₄·2H₂O及H₃BO₃直接固相反应合成的双草酸硼酸锂(LiBOB)。

本发明的技术方案是，一种固相反应法合成的双草酸硼酸锂的提纯方法，其特征在于，步骤如下：