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以三氟化硼為硼源制雙氟草酸硼酸鋰

2021-12-26 22:09:17 Summer 56

草酸鋰與三氟化硼乙醚按物質的量比 1. 0 ∶ 1. 1 混合反應,得到 LiDFOB 粗產品,副產氟化鋰。 當三氟化硼乙醚過量時,即與草酸鋰物質的量比大 于 2 ∶ 1 時,反應產生的氟化鋰進一步與三氟化硼乙 醚反應,得到四氟硼酸鋰,可實現二氟草酸硼酸鋰與 四氟硼酸鋰的聯產。 

三氟化硼絡合物如三氟化 硼碳酸二甲酯與草酸、四氯化硅反應得到乙二酸氟 硼酯固體中間體,乙二酸氟硼酯碳酸二甲酯的絡合 物進一步與氟化鋰反應得到二氟草酸硼酸鋰,水分 含量小于 30 × 10 - 6 ,金屬雜質離子含量小于 3 × 10 - 6 ,達到電池級品質。

以三氟化硼乙醚溶液與氟化鋰、 三甲基乙氧基硅烷、草酸為原料串聯一鍋法合成制備二氟草酸硼酸鋰。在配置有加熱和磁力攪拌裝置的 反應器中,加入氟化鋰 25. 9 g,碳酸二甲酯 500 mL, 開啟攪拌,緩慢向其中滴加 144. 2 g 三氟化硼 - 乙醚溶液。滴加完成后繼續攪拌至固體物料全部溶 解。加入草酸 90 g,室溫下緩慢加入 236. 5 g 三甲 基乙氧基硅烷,反應壓力為 0. 2 MPa,加熱至 80 ℃, 反應 2 h,使原料充分轉化。停止加熱,自然冷卻至 室溫。反應液濃縮結晶,氮氣保護下過濾。濾餅真 空干燥,60 ~ 80 ℃下干燥 48 h。最終得到 115 g 白 色粉末狀固體,產率 80% 。

首先將草酸與碳酸鋰反應得 到草酸氫鋰,然后在碳酸二甲酯溶劑中與三氟化硼 碳酸二甲酯絡合物反應得到二氟草酸硼酸鋰。 

采用草酸鋰和三氟化硼乙醚為原 料球磨法制備二氟草酸硼酸鋰。在球磨罐中加入 10. 19 g 草酸鋰和 12. 57 mL 三氟化硼乙醚,再加入 30 g 球,混合均勻,設定球磨機轉速為 100 r/min,恒 溫 30 ℃ 球磨 2 h,將球磨產物在 50 ℃ 下溶于 100 mL 碳酸二甲酯溶劑中,過濾除去固相副產物和未 反應的草酸鋰,得到含 LiDFOB 的飽和溶液。得到 的溶液 10 ℃ 低溫析晶 1 h,在 80 ℃、- 0. 095 MPa 真空干燥 2 h,得到純凈的 LiDFOB 固體 13. 1 g,純度 99. 9% ,產率為 91% 。 

以草酸鋰和三氟化硼乙醚為原料,加 入催化劑反應得到含 LiDFOB 的溶液,再經過減壓 蒸餾脫去溶劑、低溫析晶,得到的 LiDFOB 結晶經真 空干燥,得 到 純 凈 的 LiDFOB 固 體。催 化 劑 包 括 SiCl4、AlCl3、BCl3、BBr3 和 AlBr3 等。具體工藝如下: 在干燥的反應器中加入 300 mL 乙腈,同時加入 10 g 草酸鋰和 12. 38 mL 三氟化硼乙醚,攪拌使其充分混 合。在攪拌狀態下,將 1 mL 三氯化硼 ( BCl3 ) 緩慢 滴加到反應器中恒溫 20 ℃反應 1 h。過濾除去副反 應固體和未反應的草酸鋰,得到含 LiDFOB 的溶液。 得到的溶液在 30 ℃ 下減壓蒸餾 30 min 除去乙腈, - 20 ℃低溫析晶 60 min,在 40 ℃、- 0. 095 MPa 下 真空干燥 6 h,得到純凈的 LiDFOB 固體 13. 3 g,純 度 99. 9% ,產率為 94% 。

以草酸鋰、無水 HF 和三氟化硼氣體 為原料制備二氟草酸硼酸鋰,在襯氟反應釜中加入 草酸鋰和無水 HF,充分攪拌使草酸鋰充分溶于 HF 中; 然后將三氟化硼氣體通入到反應釜中,三氟化硼氣體通入完畢后,繼續攪拌反應 2 ~ 24 h,蒸發結晶 反應產物,得到二氟草酸硼酸鋰粗產品; 快速干燥 后,加入有機溶劑,溶解并過濾、干燥后得到二氟草酸硼酸鋰產品,產品收率達到 98. 23% 。所得產品 的純度為 99. 96% ,含水量為 3. 8 × 10 - 6 ,含酸量為 15 × 10 - 6。

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