[发明专利]二氟双丙二酸磷酸锂的制备方法

说明书

本发明涉及一种二氟双丙二酸磷酸锂的制备方法，先将式(1)化合物、式(2)化合物和六甲基二硅氮烷混合反应，制备式(3)化合物；然后将所述式(3)化合物与六氟磷酸锂进行环化反应，制备式(4)所示二氟双丙二酸磷酸锂。原料易得、制备过程工艺条件易控，能在制得高纯的二氟双丙二酸磷酸锂同时，保持较高收率且不产生大量酸性气体，有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及化合物合成技术领域，特别涉及一种二氟双丙二酸磷酸锂的制备方法。

背景技术

锂离子电池已发展为当前较为成熟的商业化电池体系，广泛应用于手机、笔记本、数码相机等便携式设备中，并正在进入电动车和大规模储能电站领域。电解液作为锂离子电池的核心部件之一，对电池的能量密度、循环寿命、倍率性能和安全性能起着至关重要的作用。商业化锂离子电池电解液主要由LiPF₆导电锂盐、线性和环状碳酸酯溶剂及少量功能添加剂组成。但是，LiPF₆电解液存在着两个明显的缺陷：(1)LiPF₆热稳定性较差，在105℃左右会发生分解；(2)LiPF₆电解液化学稳定性较差，在高温或质子性杂质存在时，电解液易分解产生高反应活性的O＝PF₃和HF。O＝PF₃和HF会破坏正负极界面保护膜，溶解正极材料中的过渡金属，并引发碳酸酯溶剂持续分解。因此，如何改善LiPF₆电解液的化学稳定性或开发稳定性更高的电解液体系对实现锂离子电池在耐高温、循环寿命和安全性等方面的突破具有十分重要的意义。

科研工作者设计开发不同结构的新型锂盐来替代已广泛应用的商业化锂盐LiPF₆，众多以B、C、N、P为中心原子的弱配位阴离子的新型锂盐被设计合成并应用于锂离子电池电解液中。其中，以P为中心原子的弱配位阴离子的新型锂盐，特别是二氟双丙二酸磷酸锂化合物受到人们广泛的关注，例如，二氟双丙二酸磷酸锂(LiPF₂(C₃H₂O₄)₂，LiDFBPP)可以避免传统LiPF₆电解液易分解的问题，改善电极/电解液界面稳定性，提高电池的循环稳定性和高温存储性能。

然而，当前技术主要聚焦于评测新型锂盐在电池中的电化学性能，对二氟双丙二酸磷酸锂的合成制备研究甚少，而传统的制备方法常产生大量的酸性气体，不利于大规模生产。

发明内容

基于此，有必要提供一种二氟双丙二酸磷酸锂的新制备方法。该制备方法不仅能获得高纯的二氟双丙二酸磷酸锂，而且可以保持较高收率且不产生大量酸性气体，有利于大规模生产。

本发明的一方面，提供一种二氟双丙二酸磷酸锂的制备方法，包括如下步骤：

将式(1)化合物、式(2)化合物和六甲基二硅氮烷混合反应，制备式(3)化合物；

将所述式(3)化合物与六氟磷酸锂LiPF₆进行环化反应，制备式(4)所示二氟双丙二酸磷酸锂；

所述式(1)化合物、所述式(2)化合物、所述式(3)化合物和所述式(4)所示二氟双丙二酸磷酸锂的结构如下所示：

其中，在其中一些实施例中，所述式(1)中R₁选自碳原子数为1～10的烷烃亚基，R₂选自F、Cl、Br和I中的任意一种。

在其中一些实施例中，所述式(1)化合物、所述式(2)化合物和所述六甲基二硅氮烷的物质的量之比为1.5：(1～1.1)：(1～1.1)。

在其中一些实施例中，所述式(3)化合物与所述六氟磷酸锂LiPF₆的物质的量之比为(2～2.5)：1。

在其中一些实施例中，所述混合反应的温度为30℃～45℃，时间为12h～24h。