[发明专利]一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法及应用，包括：在保护气体存在下，将碱金属氟氢化物、季鏻盐和有机溶剂加入反应容器中混合，升温至45‑100℃，然后滴加氯代碳酸乙烯酯至反应容器中，反应，制成；碱金属氟氢化物为无水氟氢化钾和/或无水氟氢化钠；及上述制备的氟代碳酸乙烯酯在锂离子电池中的应用；本发明能够高收率、高纯度的制得氟代碳酸乙烯酯，且反应条件温和、安全性好，同时反应产物易分离，经过粗蒸馏、减压精馏和熔融结晶即能制得高纯度的氟代碳酸乙烯酯，纯度可达99.99%以上，尤其适用于锂电池。

技术领域

本发明属于有机合成领域，尤其涉及锂离子电池用的含氟添加剂4-氟碳酸乙烯酯(FEC)和/或二氟碳酸乙烯酯(F₂EC)，具体涉及一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法及应用。

背景技术

氟代碳酸乙烯酯可以作为医药、农药中间体和应用于锂电池，能有效地改善锂电池的SEI成膜性能，形成致密的保护层，减少阻抗，阻止电解液的分解，提高电解液的高低温性能，但是目前现有技术中关于制备氟代碳酸乙烯酯的方法还或多或少的存在一些缺陷：例如反应后不易分离、收率以及纯度较低(纯度低将造成锂电池性能的极大下降，例如纯度99.9％与99％，两种纯度的氟代碳酸乙烯酯应用于锂电池之后将造成锂电池的循环性能极大差别)，反应时间太长，不利于工业化的应用等等。

例如中国专利公开号CN101210005B中公开了一种由氟化钠和氯代碳酸乙烯酯在冠醚或聚己二醇作相转移催化剂下反应，制备氟代碳酸乙烯酯。该制备方法使用冠醚或聚己二醇作为相转移催化剂，氟化钠作为氟化剂，虽然选择性和转化率较高，但是反应液非常粘稠不易固液分离，成品收率低。

又如美国专利公开号US20120209010公开了一种二氟代碳酸乙烯酯的制备方法，在250ml聚四氟容器中加入15g二氯代碳酸乙烯酯(DCEC)溶解于100ml干乙腈(AN)中，并加入22g氟化钾(KF)搅拌回流18小时，降至室温过滤，滤饼用20ml乙腈漂洗，滤液然后蒸馏的6.2g二氟代碳酸乙烯酯(F₂EC)。该方法使用KF作氟化剂，反应时间长，收率仅61％。

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氟代碳酸乙烯酯的方法，其能够高收率、高纯度的制得氟代碳酸乙烯酯，且反应条件温和、安全性好，同时反应产物易分离，经过粗蒸馏、减压精馏和熔融结晶即能制得高纯度的氟代碳酸乙烯酯，纯度可达99.99％以上，尤其适用于锂电池。

本发明同时还提供了一种上述方法制备的氟代碳酸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：

一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：在保护气体存在下，将碱金属氟氢化物、季鏻盐和有机溶剂加入反应容器中混合，升温至45-100℃，然后滴加氯代碳酸乙烯酯至反应容器中，反应，制成所述氟代碳酸乙烯酯；其中所述碱金属氟氢化物为无水氟氢化钾和/或无水氟氢化钠。

根据本发明，所述氯代碳酸乙烯酯包括一氯代碳酸乙烯酯(CEC)、二氯代碳酸乙烯酯，具体地：

根据本发明，所述氟代碳酸乙烯酯包括4-氟碳酸乙烯酯(FEC)或二氟碳酸乙烯酯酯(F₂EC)，具体地，结构式如下：

根据本发明的一些优选方面，当所述氯代碳酸乙烯酯为一氯代碳酸乙烯酯时，所述一氯代碳酸乙烯酯与所述碱金属氟氢化物的投料摩尔比为1∶0.5-2.0，优选为1∶0.5-1。

根据本发明的一些优选方面，当所述氯代碳酸乙烯酯为二氯代碳酸乙烯酯时，所述二氯代碳酸乙烯酯与所述碱金属氟氢化物的投料摩尔比为1∶1-3.5，优选为1∶1-2。