纯化LiODFB与LiBF4混合锂盐的方法

2021-12-02 19:35:42 Summer 96

锂电池电解液是电池中离子传输的载体,一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在 锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按 一定比例配制而成的。目前,最常见的电解质锂盐是六氟磷酸锂(LiPF6),在制造电解液过 程中,六氟磷酸锂可以占到电解液成本的五成到七成,主要用于锂离子动力电池、锂离子储 能电池,具有循环效率好,热稳定性较好,电导率高的优点。然而,作为电解质锂盐,六氟磷酸锂存在对水分敏感、热稳定性差的缺点,易导致 电池性能在高温下严重恶化,产生的氟化氢会对电极材料、SEI膜等电池元件造成损坏,从 而导致锂电池容量的下降和使用寿命的缩短。相较于六氟磷酸锂,四氟硼酸锂(LiBF4)具有更宽的工作温度范 围,更强的耐水解能力;但单独使用会导致锂离子电池的容量和库伦效率下降。而二氟草酸硼酸锂(LiODFB)是一种新型锂盐,具有很好的成膜性能,在热稳定性、高低温性能、电化学 稳定性等方面都表现优异,可极大地提高电池的安全性能。

文章提供了一种纯化二氟草酸硼酸锂与四氟硼酸锂混合锂盐的方法,包括如下步骤:

  1. 在惰性保护气体中,搅拌条件下,将草酸锂加入有机溶剂中,制备草酸锂悬浊液;

  2. 将三氟化硼·乙醚滴加至草酸锂悬浊液中,至草酸锂悬浊液变为澄清;

  3. 继续搅拌至反应完成,得到二氟草酸硼酸锂与四氟硼酸锂的混合反应液;

  4. 然后经过助纯化滤膜进行纯化;

其中,所述助纯化滤膜中包含乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、1 ,1 '-(亚甲基二-4 , 1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸钪、2-(3-硝基-2-吡啶)丙二酸二甲 酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸钾。

提示:

  1. 助纯化滤膜中乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、1 ,1 '- (亚甲基二-4 ,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸钪、2-(3-硝基-2-吡 啶)丙二酸二甲酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸钾的质量比为100:100-150:4-10:0 .1-0 .3:0 .1- 0 .4:0 .2-0 .5。

  2. 助纯化滤膜的制备过程为:将乙醇、聚乙二醇二丙 烯酸酯、1 ,1 '-(亚甲基二-4 ,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸钪、2- (3-硝基-2-吡啶)丙二酸二甲酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸钾,以质量比100:100-150:4-10: 0 .1-0 .3:0 .1-0 .4:0 .2-0 .5的比例加入反应器中,恒温60-80℃下通氮气搅拌60-150min,将 混合物倾倒在玻璃板上,然后在混合物上方加盖石英玻璃板,控制混合物厚度为100-300μ m,经紫外线照射30-120s,丙酮洗涤6-24h,静置干燥后即得到助纯化滤膜。

  3. 有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、四氢呋 喃、甲苯、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚、乙醚、二甲基甲酰胺或丙酮中的一种或多种,例如碳酸 二甲酯。

  4. 继续搅拌至反应完成中所述反应温度为70-100℃,反应时间为2- 5h。

本方法的优点:

  1. 减少了二氟草酸硼酸锂和四氟硼酸锂的分离及纯化过程,在很大程度上简化了生产工艺并节约了成本;

  2. 提供了一种纯化混合锂盐的方法,提高了混合锂盐的纯度和产率,使得制备的混合锂盐能够直接应用在锂离子电池中,并且成本低廉;

  3. 本发明提供纯化混合锂盐能够很好的改善锂离子电池的常温和高温循环性 能,在替代六氟磷酸锂方面具有很好的应用前景;更进一步的,制备不同比例的混合锂盐, 可以适应各种电解液配方,降低成本。


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