一种双草酸硼酸钠的制备方法与流程

本发明涉及精细化工领域，尤其是一种双草酸硼酸钠的制备方法。

背景技术：

1、长期以来，人类面临着资源短缺和能源枯竭的困扰。研宄人员一直致力于开发新型绿色能源。在各类能源中，太阳能、生物能以及风能受到了广泛重视，但是这些新型能源受到时间与季节的限制，不易储备，因此限制了这些新能源的发展，再加之各种便携式电子设备的出现，对小型化、高能量密度化、质轻化的能源提出了更高的要求，锂离子电池的出现迎合了这一需求。

2、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。

3、cn201910686922.5：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。

4、cn201210440894.7：涉及一种钠离子电池负极材料和负极的制备方法及钠离子电池，所述钠离子电池负极材料采用高温固相法将na2s、单质铌和单质硫一步反应得到不含杂相的硫化物负极材料，由于nbs2在电化学充放电过程中会形成naxnbs2(0≤x≤1)化合物，nb4+/nb3+电对可逆的还原及氧化，因此制得的钠离子负极材料具有较高的充放电容量和较好的循环性能，进而所制备得到的钠离子电池负极及钠离子电池具有较高的充放电容量和较好的循环性能，此外，本发明工艺简单易操作，生产效率高，产物产量高且纯度高；无需使用有机溶剂作为萃取剂，制备所需的生产线与现有的液态锂离子电池生产线相兼容，可以直接使用现有的生产线。

5、cn201510076973.8：涉及电池技术，具体的说是一种固态钠电池电解质及其制备和应用。电解质为碳酸酯类聚合物，钠盐及多孔支撑材料；其厚度为20-600μm；离子电导率为1×10-5s/cm-1×10-3s/cm；电化学窗口大于3.6v。制备为将碳酸酯类聚合物、钠盐按照一定比例溶于溶剂中，在多孔支撑材料上制膜，再经真空干燥，得到固态聚合物电解质材料。本发明所组装的固态钠电池倍率性能良好，具有优异的长循环稳定性能；不添加任何电解液，安全性高；主体材料为碳酸酯类聚合物，价格便宜，成本低廉；且该固态聚合物电解质材料制备简单。

6、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。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

2、一方面，本发明提供了一种双草酸硼酸钠的制备方法，其操作步骤为：

3、s1：按重量份，称取12-18份硼酸、25-40份草酸，50-70℃混合30-50分钟，过柱精制；

4、s2：称取12-18份钠源、s1制得的混合酸，放入球磨机球磨；

5、s3：球磨后，放入真空干燥箱中干燥；

6、s4：将干燥后的混合物放入反应器中，升温，反应；

7、s5：反应结束后，经真空干燥，加入100-150份极性溶剂，升温至50-70℃，溶解；

8、s6：过滤，向滤液中加入100-150份非极性溶剂，待有晶体开始析出时，停止加入非极性溶剂；

9、s7：将所得溶液加入旋转蒸发仪中，旋蒸，去除极性溶剂后，将所得晶体与溶液分离，真空干燥后，得到双草酸硼酸钠。

10、在一些实施例中，所述的钠源为草酸钠或乙酸钠或氧氧化钠或碳酸钠。

11、在一些实施例中，所述的球磨时间为3-5h。

12、在一些实施例中，所述的真空干燥的真空度为-0.06～-0.1mpa，温度为80-130℃，时间为3-10h。

13、在一些实施例中，所述的反应温度为70-100℃，时间为4-7h。

14、在一些实施例中，所述的极性溶剂为丙酮或乙腈或甲苯。

15、在一些实施例中，所述的非极性溶剂为碳酸乙稀酯或碳酸丙烯酯、或碳酸二甲酯。

16、在一些实施例中，所述的旋蒸温度为60-120℃。

17、再一方面，本发明提供一种过柱吸附提纯的方法，具体步骤如下：

18、将50-100份硼酸草酸混合物由下而上流入装有占交换柱30-40％体积的树脂吸附剂的吸附柱中，吸附条件为：流速为0.5-2bv/h，温度40-50℃，过柱后，滤液再经减压蒸馏除去二甲苯，即得高纯硼酸草酸混合物。

19、再一方面，本发明提供一种树脂吸附剂的制备方法，通过羧基聚苯乙烯微球与2-氟丙烯酰氯进行酰化反应，得到氟丙烯/羧基聚苯乙烯微球；再与5.5-二乙烯基-2，2-联吡啶分别于二巯基丁二酸钠发生巯基加成反应，产品经高纯硼酸处理，得到树脂吸附剂；可以将硼酸草酸混合物中的金属离子杂质去除。

20、具体步骤如下：

21、s1：按重量份，将100-120份羧基聚苯乙烯微球溶胀于1000-1500份二氯乙烷溶液中，随后加入20-40份2-氟丙烯酰氯和2-5份三氯化铝，温度30-50℃搅拌反应100-200min；

22、s2：再加入30-40份二巯基丁二酸钠，5-8份甲醇钠，0.05-0.4份5.5-二乙烯基-2，2-联吡啶，50-60℃搅拌反应50-100min，过滤，用质量百分比浓度10-20％的高纯硼酸洗涤，水洗，烘干，得到树脂吸附剂。

23、技术效果：

24、本发明的一种双草酸硼酸钠的制备方法，与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：

25、1、本发明釆用固相合成方法结合提纯方法，可使合成及提纯时间大大缩短；

26、2、本发明制备的双草酸硼酸钠，具有较高的纯度、较高的产量、较高的电导率，可以作为电池用电解质使用；

27、3、本发明制备的双草酸硼酸钠，制成的电解液在低倍率下的循环性能要优于商用电解液。

技术特征：

1.一种双草酸硼酸钠的制备方法，其操作步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的钠源为草酸钠或乙酸钠或氧氧化钠或碳酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的球磨时间为3-5h。

4.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的真空干燥的真空度为-0.06～-0.1mpa，温度为80-130℃，时间为3-10h。

5.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为70-100℃，时间为4-7h。

6.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的极性溶剂为丙酮或乙腈或甲苯。

7.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的非极性溶剂为碳酸乙稀酯或碳酸丙烯酯、或碳酸二甲酯。

8.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的旋蒸温度为60-120℃。

9.根据权利要求1所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的过柱吸附提纯，其方法为：

10.根据权利要求9所述的一种双草酸硼酸钠的制备方法，其特征在于：所述的树脂吸附剂的制备方法为：

技术总结
本发明涉及精细化工领域，具体关于一种双草酸硼酸钠的制备方法；本发明釆用钠源、硼酸、草酸为原料，固相法合成双草酸硼酸钠，采用溶析结晶法与热结晶法相结合的方法来提纯双草酸硼酸钠，本发明具有产率较高，提纯过程迅速等优点；本发明釆用固相合成方法结合提纯方法，可使合成及提纯时间大大缩短；本发明制备的双草酸硼酸钠，具有较高的纯度、较高的产量、较高的电导率，可以作为电池用电解质使用；本发明制备的双草酸硼酸钠，制成的电解液在低倍率下的循环性能要优于商用电解液。

技术研发人员：程扬,周洲,程章磊,刘四耀,曾瑜,周兆良,徐超,周政
受保护的技术使用者：衢州市九洲化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13