[发明专利]一种碳酸亚乙烯酯的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳酸亚乙烯酯的制备方法及应用，包括如下步骤：使二氯代碳酸乙烯酯在催化剂、在复合金属单质存在下、在有机溶剂中发生脱氯反应，生成所述碳酸亚乙烯酯；其中复合金属单质由铁、铜和铝构成，铁、铜和铝的投料质量比为1∶0.2‑0.6∶0.4‑0.8，复合金属单质与二氯代碳酸乙烯酯的投料摩尔比为1‑10∶1；及上述方法制成的碳酸亚乙烯酯在锂离子电池中的应用；本发明能够在安全的工况下获得高收率以及高纯度的碳酸亚乙烯酯，且后期易分离。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种碳酸亚乙烯酯的制备方法及应用。

背景技术

碳酸亚乙烯酯是一种锂离子电池新型有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池的容量和循环寿命，还可作为制备聚碳酸乙烯酯的单体。

碳酸亚乙烯酯(VC)的结构式为：

针对碳酸亚乙烯酯的制备技术，国内外均有报道，目前制备碳酸亚乙烯酯的方法主要有以下：(1)以碳酸乙烯酯为原料经过氯气或硫酰氯氯化，然后在脱氯剂下进行脱氯制备碳酸亚乙烯酯，如中国专利公开号CN101210006B,CN101205226A，CN101407508B，CN104844556B；(2)以碳酸乙烯酯为原料催化脱氢制备碳酸乙烯酯，如美国专利USP3457279；(3)使用氯代碳酸乙烯酯高温脱氯制备碳酸亚乙烯酯，如美国专利USP3030382；然而上述方法或多或少的仍然存在着反应条件太苛刻、原料不安全、后处理复杂或者收率、纯度均不理想的问题。

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，提供一种改进的制备碳酸亚乙烯酯的方法，其能够在安全的工况下获得高收率以及高纯度的碳酸亚乙烯酯，且后期易分离。

本发明同时还提供了一种上述方法制备的碳酸亚乙烯酯在锂离子电池中的应用。

为解决以上技术问题，本发明采用的一种技术方案如下：

一种碳酸亚乙烯酯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：使二氯代碳酸乙烯酯在催化剂、在复合金属单质存在下、在有机溶剂中发生脱氯反应，生成所述碳酸亚乙烯酯；其中所述复合金属单质由铁、铜和铝构成，所述铁、所述铜和所述铝的投料质量比为1∶0.2-0.6∶0.4-0.8，所述复合金属单质与所述二氯代碳酸乙烯酯的投料摩尔比为1-10∶1。

根据本发明的一些优选方面，所述铁的投料质量与所述铜和所述铝的总投料量相当。

根据本发明的一些优选方面，所述复合金属单质与所述二氯代碳酸乙烯酯的投料摩尔之比为1.5-5∶1。

根据本发明的一些优选方面，所述铁、所述铜和所述铝的平均粒径分别为2-10nm，优选为4-8nm，实际操作中，采用上述纳米级铁单质、铜单质和铝单质组合而成的复合脱氯剂能够快速高效、安全的脱除二氯代碳酸乙烯酯中的氯并生成相应的氯化盐，产生收率高，而且还使得反应后的混合物易分离，有利于后处理的操作进而有利于工业化的应用。

根据本发明的一些具体方面，纳米级的所述铁、所述铜和所述铝可以通过球磨方法制成，或者商购获得。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述脱氯反应在保护气体存在下进行。

根据本发明的一些具体方面，所述保护气体可以为氮气、氩气等。

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述脱氯反应在阻聚剂存在下进行，所述阻聚剂为选自2,5-特二叔丁基对苯二酚(THBQ)、2，6-二叔丁基对甲基苯酚(BHT)和对苯基苯酚(PPP)中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体且优选的方面，以重量百分含量计，所述阻聚剂的添加量占所述二氯代碳酸乙烯酯的投料质量的0.1-1％。