[发明专利]一种四氟硼酸锂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于化工领域，具体涉及一种四氟硼酸锂的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大（重量轻）、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等突出优点。近年来，其以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，被广泛应用于大家所熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、电动汽车等产品中。随着电动汽车的产业化，锂离子电池的用量势必越来越大。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。

电解质是锂离子电池电解液不可或缺的组成部分，是锂离子电池性能的决定因素之一。因此对电解质体系进行改进是改善锂离子电池的电性能和安全性的重要方面。

四氟硼酸锂(LiBF₄)电解质的热稳定性较好，对环境水份不敏感，有希望发展成为民用、军事、三航领域微型、储能及动力锉离子电池等领域广泛采用的优秀电解质体系。

目前合成四氟硼酸锂的方法主要有:固相-气相法、非水溶液法和水溶液法。固相-气相法是在高温下，以基础盐为原料生成，再用有机溶剂提纯得到产品，需先合成中间体，合成难度大，设备要求高，难以得到较纯的产品，需进一步提纯。非水溶液法是在有机溶剂中形成悬浊液，再发生反应生成产品，其采用有机溶剂，有副反应的发生，同时产生结合紧密的中间化合物，分离困难。水溶液法采用酸类与基础锂盐反应、浓缩、结晶、过滤、干燥，再重结晶得到较为纯净的产品，然而水溶液法由于采用的是无机介质提纯四氟硼酸锂，存在产品脱水、提纯、分离困难等问题，其生产成本也高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种四氟硼酸锂的制备方法，其所得四氟硼酸锂纯度较高，且生产成本低。

为解决以上技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种四氟硼酸锂的制备方法，包括下列步骤：将纯度大于等于99.9%的固体碳酸锂溶于纯水中制成悬浊液，所述悬浊液加热后再加入氟硼酸水溶液反应，反应完成后经过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、分离、干燥，干燥后的物料在通有氮气的保护柜中加无水乙醇溶解、结晶、干燥得到白色粉末状四氟硼酸锂。

具体地，所述制备方法的具体步骤如下：

（1）、将所述固体碳酸锂投入到纯水中，搅拌并加热，加热温度为70℃~90℃，制得碳酸锂悬浊液，其中，所述碳酸锂与纯水的质量比为1：1.5~2.5；

（2）、待所述碳酸锂悬浊液温度达到70℃~80℃时，通过计量泵缓慢的向所述碳酸锂悬浊液中加入过量的质量分数为45%~55%的氟硼酸水溶液，反应制得四氟硼酸锂溶液，其中，所述碳酸锂与氟硼酸的摩尔比为1:1.7~2.5；

（3）、过滤所述四氟硼酸锂溶液，将过滤后所得滤液蒸发浓缩至四氟硼酸锂质量含量为45%~55%，蒸发加热温度为100℃~120℃，然后冷却至10℃~20℃，使四氟硼酸锂析出，制得四氟硼酸锂悬浊液，然后过滤所述四氟硼酸锂悬浊液得到母液及晶体，所述母液进行回收；所述晶体在温度85℃~95℃下进行一次干燥，制得四氟硼酸锂水合物；

（4）、在通有氮气的保护柜中将所述四氟硼酸锂水合物用少量无水乙醇溶解，然后过滤，过滤后的滤液在10℃~20℃下冷却结晶得四氟硼酸锂晶体，所述四氟硼酸锂晶体在温度120℃~140℃下二次干燥，制得白色粉末状四氟硼酸锂，其中，所述四氟硼酸锂水合物与所述五水乙醇的质量比为4~6:1。

步骤（3）中，所述母液用于重复结晶。

步骤（3）中所述一次干燥以及步骤（4）中所述二次干燥的干燥过程中均采用通过氮气吹扫产品来加快干燥速率。

由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明是以纯度大于等于99.9%的固体碳酸锂以及氟硼酸水溶液为原料制备四氟硼酸锂，原料来源丰富，原料易得并且廉价，生产成本低，工艺过程简单，操作控制简单方便，反应率高，产品质量好。

本发明在水溶液法的基础上加以改进，在无机介质中合成，用有机溶剂提纯、干燥得无水四氟硼酸锂，克服了无机介质提纯带来的脱水、提纯、分离的困难。