[发明专利]双羟基螯合氟代烷氧基硼酸盐及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及离子电池电解液，具体的说是一种双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐及其制备方法和在锂电池中的应用。氟代烷氧基硼酸盐结构如通式a或b所示：其中R为C₁‑C₉氟代烷基、至少被一个C₅‑C₉氟代环烷基取代的C₁‑C₉烷基或至少被一个芳基取代的C₁‑C₉氟代烷基。本发明报道的锂盐具有高离子电导率、宽电化学窗口、宽工作温度范围等优点，可以在锂离子二次电池中应用。

技术领域

本发明涉及离子电池电解液，具体的说是一种双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐及其制备方法和在锂电池中的应用。

背景技术

目前可用于锂离子电池的锂盐有：LiClO₄、LiAsF₆、LiBF₄和LiPF₆。其中商业上使用的锂盐以LiPF₆居多，但是LiPF₆对水分极其敏感、热稳定性差、制备工艺严苛。因此一些新型锂盐相继被开发出来。双氟草酸硼酸锂LiDFOB和双草酸硼酸锂LiBOB等硼酸盐因为其良好的热稳定性、较高的电导率、较好的溶解度以及可以直接参与固态电解质膜形成等优势，成为替代LiPF₆的候选锂盐。

关于锂盐的制备工艺，德国专利DE 19829030C1报道了LiBOB的合成:LiOH+H₂C₂O₄+H₃BO₃→LiB[(OCO)₂]₂+H₂O

这种合成方法的优点是原料价廉、合成过程容易实现；缺点是反应会产生大量的水，产生的大量水对得到电池级的产品起到巨大的阻碍，且产品中易含有未反应完全的草酸，草酸的存在容易产生气体，引起电池内压升高。

在欧洲专利EP1308449A2报道了双氟草酸硼酸锂的合成方法：以草酸、四氟硼酸锂和氯化铝或四氯化硅在碳酸二甲酯中反应实现了LiDFOB的合成，但是该法反应中有HCl产生，且反应剧烈，对设备要求高，不利于工业化生产。

因此，急需开发新型性能优异、制备工艺简单的硼酸锂盐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐及其制备方法和在锂二次电池中的应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种双羟基螯合氟代烷氧基硼酸盐，双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐的结构如通式a或b所示：

式中，R为C₁-C₉氟代烷基、至少被一个C₅-C₉氟代环烷基取代的C₁-C₉烷基或至少被一个芳基取代的C₁-C₉氟代烷基。

优选所述R为两端螯合的C₁-C₉氟代烷基、至少被一个C₅-C₉氟代环烷基取代的C₁-C₉烷基或两端螯合的至少被一个芳基取代的C₁-C₉氟代烷基。

更优选所述R为：

一种双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐的制备方法，采用一锅法将经醚类溶剂溶解的氟代烷氧基二醇和锂源在乙二醇二甲醚中反应，而后加入三氟化硼乙醚进行反应，干燥即得通式a或b所示的双羟基螯合氟代烷氧基硼酸锂盐。