[发明专利]一种低成本碳酸亚乙烯酯的合成方法

说明书

本发明提供了一种低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，反应主要包括以下步骤：氯代碳酸乙烯酯和三乙胺及无机碱在碳酸二甲酯溶剂中反应生成三乙胺盐酸盐和碳酸亚乙烯酯的粗产品，离心分离得到粗品碳酸亚乙烯酯，对粗品碳酸亚乙烯酯进行减压蒸馏提纯，最后对蒸馏后的碳酸亚乙烯酯进一步重结晶得到纯度大于99.95％的最终产品。本发明的创新是减少了三乙胺的用量从而降低生产成本，首先，部分三乙胺和氯代碳酸乙烯酯反应生成三乙胺盐酸盐，然后再把生成的三乙胺盐酸盐在碱性条件下还原成三乙胺，使其继续和剩下的氯代碳酸乙烯酯继续反应生成碳酸亚乙烯酯。该方法不仅可降低生产成本，而通过还原三乙胺盐酸盐减少了固废的产生，达到环保的目的。

技术领域

本发明设计的是锂电池电解液添加剂合成领域，具体的是一种低成本碳酸亚乙烯酯的合成方法

背景技术

随着时代的进步，经济实现了快速发展，能源的需求量也在迅速增加，能源危机问题越来越严重，为了保障可持续发展，绿色能源逐渐成为了研究的热点。锂离子电池具有电压高、能量密度高、充放电循环寿命长、安全性能好等优势，是备受关注的新型绿色能源之一。在电池首次充放电过程中，在固/液相界面上锂离子电池中的碳负极材料会与电解液中的有机组份发生化学反应，这时会在负极材料的表面形成一层钝化膜，这层固体电解质界面膜可以有效阻碍溶剂分子穿透，允许锂离子自由穿越，被称为SEI膜。成膜添加剂是一种在电池活化反应中会比电解液的其他有机溶剂成分早发生反应确保形成致密稳定的SEI保护膜的溶剂，成膜添加剂的应用能够大大改善电池的性能，包括延长电池的循环寿命，提高电池的充放电效率，减少电池电解液中的副反应等。锂离子电池电解液中理想成膜添加剂是含有亚乙烯基的有机不饱和化合物，其中研究较为深人的是具有较多的优异性能的碳酸亚乙烯酯，在商品化锂离子电池电解液中已经得到了较广的应用。Aurbach等人发现碳酸亚乙烯酯能够改善电极的表面状态，提高电池性能。在电池的电解液中加入碳酸亚乙烯酯可以降低碳电极界面电阻、电荷传递反应电阻以及溶液扩散电阻，使锂离子的迁移变得容易，同时提高了SEI膜的致密性，从而改善了电池的性能。

目前碳酸亚乙烯酯的合成主要受制于合成的产率低以及成本高等因素，使得市场对于碳酸亚乙烯酯的需求远远大于供给，本发明提供了一种低成本碳酸亚乙烯酯的合成方法，除此之外，也会减少合成过程中的固废产量。

发明内容

目前由于碳酸亚乙烯酯的合成产率低以及上游的原料价格高昂，造成了碳酸亚乙烯酯的成本偏高，本发明提供了一种全新的碳酸亚乙烯酯的合成方法，通过把三乙胺盐酸盐还原成三乙胺，从而减少三乙胺的用量，降低碳酸亚乙烯酯的合成成本。

为了实现上述的目的，本发明提供了一种低成本碳酸亚乙烯酯的合成方法，具体的步骤包括以下几步：

步骤一：把氯代碳酸乙烯酯加入到两倍质量的碳酸二甲酯中，然后加入阻聚剂，用油浴锅升至一定温度。把一定量的三乙胺用恒压漏斗缓慢滴入上述混合溶液中。三乙胺滴加完并反应一段时间后加入一定量的还原剂把三乙胺盐酸盐还原成三乙胺，使得还原的三乙胺继续参与反应。反应6～7h后，离心洗涤，得到粗品碳酸亚乙烯酯。

步骤二：把步骤一得到的粗品碳酸亚乙烯酯，在一定的温度下通过减压蒸馏得到纯度相对较高的碳酸亚乙烯酯。

步骤三：把步骤二得到的碳酸亚乙烯酯混合在重结晶溶剂中，在一定的温度下使得碳酸亚乙烯酯在溶剂中结晶析出，碳酸亚乙烯酯中的杂质留在溶剂中，抽滤即可得到纯度大于99.95％的碳酸亚乙烯酯。

本发明中，所述步骤一中的阻聚剂包括：4-叔丁基邻苯二酚和2,6-二叔丁基对甲酚。三乙胺的用量为氯代碳酸乙烯酯摩尔量的0.5～1.0倍。

本发明中，所述步骤一中的油浴锅的温度为50℃～60℃。

本发明中，所述步骤一中加入的还原剂为烧碱、生石灰、无水硫酸镁、氧化钙等。

本发明中，所述步骤二中粗品碳酸乙烯酯的减压蒸馏温度为80℃～100℃之间。