一种双草酸硼酸锰的合成方法及应用与流程

本发明涉及电化学材料领域，具体涉及一种双草酸硼酸锰的合成方法及应用。

背景技术：

目前，发展比较成熟的锂离子二次电池具有能量密度高，循环寿命长、自放电小等优点，广泛用作各种便携电子产品的工作电源（手机、掌上电脑等），并逐渐应用为移动式装备的动力电池（电动车、潜艇等）。但是，全球锂资源并不富裕，地壳中丰度仅为0.006%，同时分布不均，成为未来大规模应用的忧患。所以制备可以作为二次电池原料的锰盐具有很高的实用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种在固固中混合实现反应物均匀反应，结合有机溶剂实现活性成分的萃取，最终得到高质量产品的双草酸硼酸锰的合成方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种双草酸硼酸锰的合成方法，包括如下步骤：按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和锰的化合物在高温下干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体彻底干燥，在非水溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸锰。

进一步地，所述锰的化合物为氢氧化锰、氯化锰、三氧化二锰、硫酸锰、硝酸锰等中的一种。

进一步地，所述锰的化合物与草酸的摩尔比为1:4～5。

进一步地，包括以下步骤：

s1、按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，称取一定质量的硼酸、草酸和氯化锰；

s2、将称取的硼酸、草酸和氯化锰在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在120～180℃固固反应12～15h后，彻底干燥得到粗产品；

s3、将得到的粗产品在乙腈或碳酸二甲酯进行萃取，将萃取液蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸锰。

进一步地，所述硼酸、草酸、氯化锰的摩尔比为2:4:1。

本发明所得的双草酸硼酸锰不仅可以用作为二次电池原料的锰盐，比如：可作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料；作为二次电池电解液的原料等；还可以用来合成一些新材料。

本发明所提供的工艺路线的产率在60%以上，产物纯度在98%以上，反应时间短，反应条件简单易操作，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备得到的双草酸硼酸锰的红外光谱图。

图2为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰的xrd谱图。

图3为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰电解液的电导率温度曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

s1、分别称取11.73g草酸、2.88g硼酸、2.94g氯化锰；

s2、将称取的草酸在100℃真空加热干燥处理3h，并将硼酸与氯化锰在65℃非真空加热干燥处理3h；

s3、将完成加热干燥后的草酸、硼酸、氯化锰置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1h），10mpa压片后转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，120℃反应30min，抽真空至0.07mpa，在温度为150℃的条件下反应12h，得白色固体；

s4、将所得的白色固体转移到500ml乙腈中，搅拌15min后过滤，将滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约6.3g双草酸硼酸锰，一次转化率约63.3%，纯度约98.5%。

由本实施例制备得到的双草酸硼酸锰的红外光谱图见图1所示，图中给出双草酸硼酸锂的红外光谱图以供参照。

实施例2

s1、称取19.33g草酸、4.74g硼酸、1.99g氢氧化锰；

s2、将称取的草酸在110℃真空加热干燥处理3h，并将硼酸与氢氧化锰在65℃非真空加热干燥处理3h；

s3、将完成加热干燥后的草酸、硼酸、氢氧化锰置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1h），10mpa压片后转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，150℃反应45min，抽真空至0.07mpa，在温度为180℃的条件下反应12h，得白色固体；

s4、将所得白色固体转移到500ml碳酸二甲酯中，搅拌15min后过滤，将滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约9.5g双草酸硼酸锰，一次转化率约60.7%，纯度约99%。

图2示出了本实施例制备得到的双草酸硼酸锰的xrd谱图，衍射峰尖锐说明得到了较好的双草酸硼酸锰晶体，且无明显的杂相峰出现，可作为正极材料包覆、掺杂的原料。

图3为实施例2制备得到的双草酸硼酸锰溶解于混合溶剂ec/dec=1:1制备的液态电解液的电导率温度曲线，可以看到其室温离子电导率达到10^-3s/cm以上，满足二次电池对于电解液电导率的要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种双草酸硼酸锰的合成方法，包括如下步骤：按照双草酸硼酸锰中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和锰的化合物在高温下干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体彻底干燥，在非水溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶得到最终产品双草酸硼酸锰。本发明所提供的工艺路线的产率在60%以上，产物纯度在98%以上，反应时间短，反应条件简单易操作，易于实现工业化生产。

技术研发人员：李世友;李文博;崔孝玲;李春雷;韩亚敏;杨莉;王鹏;王洁;魏媛
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2019.07.29
技术公布日：2019.10.08