一种双草酸硼酸钠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钠的合成方法及应用。

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。

与锂资源相比，钠储量十分丰富，地壳丰度约为2.64%，海水中也有大量的钠。同时钠和锂为同一主族元素，化学性质相近，且钠的再循环利用更加成熟廉价，用钠替代锂，开发钠离子二次电池具有广阔的应用前景。对于钠离子电池，开发高性能的电解质是非常关键的环节，而高性能的钠盐又是组成电解质的重要组成部分。目前应用到钠离子电解质材料中的钠盐主要有六氟磷酸钠和高氯酸钠，二者对于微量水分的抗性不好，因此电解质材料虽然离子电导率较高，但是稳定性较差，使得电池最终循环性能不良，达不到使用要求。在锂离子电解质材料中，硼系锂盐如双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂对于水分具有较好的抗性，综合性能优异。所以制备相应的钠盐就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钠的合成方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种双草酸硼酸钠的合成方法，按照双草酸硼酸钠中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和钠的化合物在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体进行彻底干燥后，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钠。

进一步地，所述钠的化合物可为氢氧化钠、氯化钠、异丙醇钠、硫酸钠、硝酸钠、钴酸钠等中的一种。

进一步地，所述钠的化合物与草酸的摩尔比为1:2.5。

进一步地，包括如下步骤：

s1、按照双草酸硼酸钠中各元素的化学计量比，将一定质量的硼酸、草酸和氢氧化钠；

s2、将称取的草酸在100℃真空加热干燥处理3h，并将硼酸与氢氧化钠在65℃非真空加热干燥处理3h；

s3、将干燥完成后的硼酸、草酸和钠的化合物混匀，压片，在120～180℃固固反应12～15h，得白色固体；

s4、将所得的白色固体彻底干燥后，在乙腈或碳酸二甲酯溶剂中进行萃取，最后将萃取液蒸发结晶即得到纯度达到98%以上的双草酸硼酸钠。

进一步地，所述硼酸、草酸、氢氧化钠的摩尔比为1:2:1。

本发明所合成的双草酸硼酸钠其可作为二次电池的原料：作为二次电池正极材料包覆、掺杂的原料或作为二次电池电解液的原料；且还可以用来合成一些新材料。

本发明具有以下有益效果：

本发明所提供的工艺路线的反应转化率高，产率高达70%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钠的红外光谱图。

图2为实施例2制备得到的双草酸硼酸钠溶解于混合溶剂sl/dec=1:1制备的液态电解液的电导率温度曲线。

图3为实施例2制备得到的双草酸硼酸钠的xrd谱图。

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、称取20.83g草酸、4.74g硼酸、1.99g氢氧化钠；

s2、将称取的草酸在100℃真空加热干燥处理3h，并将硼酸与氢氧化钠在65℃非真空加热干燥处理3h。

s3、将干燥完成后的草酸、硼酸、氢氧化钠置于圆底烧杯内，摇匀（大约1h），10mpa压片，转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，在120℃反应30min后，抽真空至0.07mpa，在温度为180℃的条件下反应12h，得白色固体。

s4、将得到的白色固体研磨成粉末转移到装有500ml乙腈的烧杯中，搅拌15min后过滤，将得到的滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约11.5g的双草酸硼酸钠，一次转化率约76%，纯度约99%。

由本实施例制备得到的双草酸硼酸钠红外光谱图见图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氢氧化钠；

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

s3、将干燥完成后的草酸、硼酸、氢氧化钠置于圆底烧瓶内，摇匀（大约1h），10mpa压片，转移到烧杯中，置于真空干燥箱内，在120℃反应45min后，抽真空至0.07mpa，在温度为150℃的条件下反应12h，得白色固体。

s4、将得到的白色固体研磨成粉末转移到500ml碳酸二甲酯的容量瓶中，搅拌15min后过滤，将得到的滤液在65℃条件下蒸发溶剂，得到约10.5g双草酸硼酸钠，一次转化率约70%，纯度约98%。

图2示出了本实施例2制备得到的双草酸硼酸钠xrd谱图，衍射峰尖锐说明得到了较好的双草酸硼酸钠体，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为本实施例制备得到的双草酸硼酸钠溶解于混合溶剂sl/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^～3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钠的合成方法，按照双草酸硼酸钠中各元素的化学计量比，将一定量的硼酸、草酸和钠的化合物在高温下进行干燥处理后，混匀，压片，在高温条件下进行固固反应得到白色固体，然后将白色固体进行彻底干燥后，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钠。本发明所提供的工艺路线的反应转化率高，产率高达70%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