一种电解液添加剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机化合物的合成及纯化方法，具体涉及电解液添加剂AaXxBb化合物的制备方法。
【背景技术】
[0002]电解液功能添加剂AaXxBb化合物是一种新型的锂离子电池电解液添加剂，能够显著提高锂离子电池的工作性能。该添加剂能够在锂离子电池电极形成良好的保护膜，因此可广泛地用作常规锂离子电池、高电压锂离子电池、安全阻燃型锂离子电池和高功率动力锂离子电池等锂离子电池电解液添加剂。作为一种添加剂，其制备过程却较为繁琐，需要耗费较高的成本，且产出率不高。为了解决上述问题，需要设计一种新的制备方法。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种安全、低成本、收率高且能大量制备的电解液添加剂制备方法。
[0004]本发明所采用的技术方案是:在本发明方法中，所述及的电解液添加剂是以氟化金属盐、氟化气体和含氮配体为原料的AaXxBb化合物，其中A为Cs、Rb、Sr以及Ba中的至少任意一种，X 为 C5H5N、(C2H5)3N、CH3CN、(CH2CN)2以及(C2H4CN)2中的至少任意一种，其中 a、x和b的取值分别为:0〈a〈3，0〈x〈3，0〈a〈3，
取氟化金属盐溶于醇、醚类溶剂中，在常温惰性气体保护的反应条件下，加入含氮配体，在冷却介质的循环下，将氟化气体与氮气混合通入容器中，反应2?4小时，重复离心与洗涤，干燥后即得到目标化合物AaXxBb化合物。
[0005]进一步地，该方法包括以下具体步骤:
(1)在惰性气体气氛中，在密闭反应容器中，混合氟代金属盐与醇、醚类溶剂，所述醇、醚类溶剂选自以下物质的一种或多种:甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、1，4_ 二氧六环、正丙醚、正丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚；所述惰性气体为氮气，下同；
(2)在惰性气体气氛中，在密闭反应容器中，向氟代金属盐与醇或醚的混合液中加入含氮配体，进行反应，得到第一反应液；
(3 )在惰性气体气氛中，在密闭容器的夹套中，通入冷却介质(乙醇、乙二醇和水的混合溶液，乙醇、乙二醇和水的重量比为2:1:2)，并用冷却机将冷却介质冷却至0°C，并使冷却介质在夹套中循环，再向密闭反应容器中的第一反应液中通入氟代气体，得到第二反应液；
(4)在惰性气氛箱(水氧含量都小于lppm)中，打开密闭容器，过滤第二反应液，得到固体沉淀物。过滤的方式为:用离心管分装，然后用离心机以8000r/min进行离心操作，舍弃上清液，获得固体沉淀物。然后再以8000r/min进行离心操作，如此反复3遍。在真空度为
0.09兆帕，50°C下，对洗净的固体进行真空干燥10小时，得到目标化合物AaXxBb化合物。
[0006]进一步地，氟化金属盐与氟化气体的摩尔比为:1:1?1:2。
[0007]进一步地，氟化金属盐溶于醇、醚类溶剂时控制温度为25°C，时间为20分钟。优选的醇、醚类溶剂为乙醇。优选的混合氟代金属盐与醚类溶剂的温度控制在0?30°C。优选的混合氟代金属盐与醚类溶剂的体积比为1:1?5。更优选的，氟代金属盐与醚类溶剂的体积比为1:2。
[0008]进一步地，在氟化金属盐溶液中，加入含氮配体时温度控制为25°C，时间为30分钟。
[0009]进一步地，氟化气体与氮气的混合气通入密闭容器中，控制通入的速度为0.1?
0.5克/分钟，时间为1?3小时，温度为-10°c?0°C。
[0010]进一步地，所述冷却介质的循环过程中的冷却温度为-10°C?0°C。
[0011]进一步地，所述干燥步骤为真空干燥，其中真空度为0.05MPa?0.lOMPa，温度为50°C?100°C，干燥时间为10?24小时。
[0012]更进一步地，所述氟化金属盐为CsF、RbF2、SrF2S BaF 2中的一种或一种以上的混合物，所述含氮配体为c5h5n、(c2h5)3n、ch3cn、(ch2cn)2、(c2h4cn)2中的至少一种，所述的含氟气体为PF5、BF3、AsF5*的至少一种。
[0013]本发明的有益效果是:本发明采用的醇、醚类溶剂价格便宜，作为反应溶剂有效降低生产成本；本发明采用的醇、醚类溶剂沸点适中，既保证回流反应较高的转化率，后续又易与产物分离，并采用离心分离工艺，实现快速、低成本、高收率地制备该添加剂。
【具体实施方式】
[0014]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、实现目的及预期效果，以下结合实施方式详予说明。
[0015]本发明公开了功能添加剂AaXxBb化合物的制备及其纯化方法，实现安全、低成本和高收率地制备高纯度的功能添加剂AaXxBb化合物，且容易实现大规模工业化生产，具体方法如下:
1、在惰性气体气氛中，在密闭反应容器中，混合氟代金属盐与醇、醚类溶剂；
2、在惰性气体气氛中，在密闭反应容器中，向氟代金属盐与醇或醚的混合液中加入含氮配体，进行反应，得到第一反应液；
3、在惰性气体气氛中，在密闭容器的夹套中，通入冷却质(乙醇、乙二醇和水的混合溶液，乙醇、乙二醇和水的重量比为2:1:2)，并用冷却机将冷却介质冷却至0°C，并使冷却介质在夹套中循环，后向密闭反应容器中的第一反应液中通入氟代气体，并得到第二反应液；
4、在惰性气氛箱(水氧含量都小于lppm)中，将密闭容器打开，并将第二反应液用离心管进行分装，然后用离心机8000r/min进行离心操作，舍弃上清液，获得固体沉淀物；
5、用无水乙醇清洗离心获得的沉淀，然后再8000r/min进行离心操作，如此反复3遍。在真空度为0.09兆帕，50°C下，对洗净的固体进行真空干燥10小时得到最终产物。
[0016]下面列举【具体实施方式】详予说明。
[0017]实施例1:
将1.3150g的氟化铯和20ml的无水乙醇在50ml涂有聚四氟乙烯内的密闭反应容器中在25°C下搅拌20分钟，使得氟化铯完全溶解，获得氟化铯溶液。在装有氟化铯溶液的密闭容器中加入20ml吡啶，25°C搅拌10分钟，形成均一溶液，然后通入氮气(含水量<10ppm)30分钟，置换掉容器中空气。在密闭容器的夹套中通入冷却质(乙醇、乙二醇和水的混合溶液，乙醇、乙二醇和水的重量比为2:1:2)，并用冷却机将冷却介质冷却至0°C，并使冷却介质在夹套中循环。将五氟化磷与氮气的混合气通入密闭容器中，通入速度为0.1克/分钟，时间为2小时(五氟化磷与氮气的质量比为1:9)，同时不断搅拌，温度为0°C。五氟化磷通入完毕后，继续密闭搅拌2小时，温度为0°C。在惰性气氛箱(水氧含量都小于lppm)中，将密闭容器打开，并将里面的溶液用离心管进行分装，然后用离心机8000r/min离心操作，舍弃上清液，获得沉淀固体。用无水乙醇清洗离心获得的沉淀，然后再8000r/min离心，如此反复3遍。在真空度为0.09兆帕(所述真空度指绝对压力与大气压力的差值的绝对值)，50°C下，对洗净的固体进行真空干燥10小时。对得到的最终产品进行称重为2.7852g，以消耗的氟化铯计，计算产品的收率为90.12%ο
[0018]实施例2:
将3.5064g的氟化钡和40ml的无水甲醇在100ml涂有聚四氟乙烯内的密闭反应容器中在25°C下搅拌20分钟，使得氟化钡完全溶解，获得氟化钡溶液。在装有氟化钡溶液的密闭容器中加入20ml三乙胺，25°C搅拌10分钟，形成均一溶液，然后通入氩气(含水量<10ppm)30分钟，置换掉容器中空气。在密闭容器的夹套中通入冷却质(乙醇、乙二醇和水的混合溶液，乙醇、乙二醇和水的重量比为2:1:2)，并用冷却机将冷却介质冷却至0°C，并使冷却介质在夹套中循环。将五氟化砷与氩气的混合气通入密闭容器中，通入速度为0.5克/分钟，时间为1小时(五氟化砷与氩气的质量比为1:7)，同时不断搅拌，温度为-10°