一种四氟硼酸钠及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种四氟硼酸钠及其制备方法和应用。

背景技术

四氟硼酸钠具有较高的电导率和较低的电解液黏度，可作为主盐或添加剂用于钠离子电池电解液。目前四氟硼酸钠生产常采用硼酸和氢氟酸先制取氟硼酸，再加碳酸钠中和，中和液浓缩结晶分离、洗涤、干燥得到四氟硼酸钠，该工艺使用高危险的氢氟酸，且中和液含水分影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氟硼酸钠及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种四氟硼酸钠的制备方法，包含以下步骤：向氟化氢钠溶液中通入气体后混合、浓缩即得所述四氟硼酸钠。

作为优选，所述氟化氢钠溶液的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丙酮和乙腈中的一种或多种。

作为优选，所述氟化氢钠溶液中氟化氢钠和溶剂的质量比为120～140：180～220。

作为优选，所述气体为三氯化硼。

作为优选，所述氟化氢钠和三氯化硼的质量比为120～140：105～125。

作为优选，所述混合的起始温度为15～30℃，所述混合的目标温度为30℃～60℃。

作为优选，所述混合的升温方式为梯度升温，相邻温度的温度差为5～10℃，单次温度的保温时间为0.1～0.5h。

作为优选，所述浓缩的温度≤60℃。

本发明还提供了所述制备方法得到的四氟硼酸钠。

本发明还提供了所述四氟硼酸钠在钠离子电池中的应用。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种四氟硼酸钠的制备方法，包含以下步骤：向氟化氢钠溶液中通入气体后混合、浓缩即得所述四氟硼酸钠。本发明采用一步法合成四氟硼酸钠，成本低，工艺简单，反应快速彻底，缩短了工艺时间，不副产水，产品的收率高，且得到的四氟硼酸钠纯度高。

本发明反应原理为：2NaHF

具体实施方式

本发明提供了一种四氟硼酸钠的制备方法，包含以下步骤：向氟化氢钠溶液中通入气体后混合、浓缩即得所述四氟硼酸钠。

在本发明中，将氟化氢钠和溶剂混合后即得所述氟化氢钠溶液。

在本发明中，所述混合的温度优选为15～30℃，进一步优选为18～27℃，更优选为20～25℃。

在本发明中，所述氟化氢钠溶液的溶剂优选为二氯甲烷、二氯乙烷、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丙酮和乙腈中的一种或多种。

在本发明中，所述氟化氢钠溶液中氟化氢钠和溶剂的质量比优选为120～140：180～220，进一步优选为125～135：190～210，更优选为128～132：195～205。

在本发明中，所述气体优选为三氯化硼。

在本发明中，所述通入气体的时间优选为0.3～0.6h，进一步优选为0.4～0.5h，更优选为0.44～0.46h。

在本发明中，所述氟化氢钠和三氯化硼的质量比优选为120～140：105～125，进一步优选为125～135：110～120，更优选为128～132：114～116。

在本发明中，所述混合的起始温度优选为15～30℃，进一步优选为18～27℃，更优选为20～25℃。

所述混合的目标温度优选为30℃～60℃，进一步优选为35～55℃，更优选为40～50℃。

在本发明中，起始温度和目标温度存在温度差。

在本发明中，所述混合的升温方式优选为梯度升温。

在本发明中，相邻温度的温度差优选为5～10℃，进一步优选为6～9℃，更优选为7～8℃，单次温度的保温时间优选为0.1～0.5h，进一步优选为0.2～0.4h，更优选为0.25～0.35h。

在本发明中，混合过程在超声条件下进行。

在本发明中，所述超声的频率优选为22～26KHz，进一步优选为23～25KHz，更优选为23.5～24.5KHz。

在本发明中，混合完成后通入氮气吹扫多余的三氯化硼及产生的氯化氢气体。

在本发明中，通入氮气的时间优选为0.2～0.8h，进一步优选为0.3～0.7h，更优选为0.4～0.6h。

在本发明中，通入氮气后过滤、浓缩、再过滤、洗涤、干燥即得所述四氟硼酸钠。

在本发明中，将过滤所得滤液进行浓缩。

在本发明中，所述浓缩的温度优选≤60℃，进一步优选≤50℃，更优选≤45℃。

在本发明中，将再过滤所得滤饼进行洗涤，所述洗涤的方式为浸泡-淋洗，所述洗涤的溶剂优选为二氯甲烷。

在本发明中，干燥过程是在氮气氛围下完成，所述干燥的温度优选为70～140℃，进一步优选为80～130℃，更优选为100～110℃。

本发明还提供了所述制备方法得到的四氟硼酸钠。

本发明还提供了所述四氟硼酸钠在钠离子电池中的应用。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

20℃条件下，将130.2g氟化氢钠加入到200g碳酸二甲酯中充分搅拌得到氟化氢钠溶液，在23KHz频率的超声条件下通入117.3g三氯化硼气体，通入时间0.3h，将混合溶液按照20-25-30℃梯度升温反应，各温度下各保温0.3h共0.9h反应结束，氮气吹扫残余三氯化硼及氯化氢气体0.5h后过滤，将滤液在50℃条件下减压浓缩、再过滤，用500g二氯甲烷浸泡-淋洗滤饼3次，氮气保护下100℃干燥得到99.8g四氟硼酸钠，纯度99.7％，收率90.9％。

实施例2

30℃条件下，将127.1g氟化氢钠加入到200g碳酸二甲酯中充分搅拌得到氟化氢钠溶液，在24KHz频率的超声条件下通入117.3g三氯化硼气体，通入时间0.6h，随后按照30-35℃梯度升温反应，各温度下各保温0.3h共0.6h反应结束，氮气吹扫残余三氯化硼及氯化氢气体0.5h后过滤，将滤液在45℃条件下减压浓缩、再过滤，用600g二氯甲烷浸泡-淋洗滤饼4次，氮气保护下95℃干燥得到100.7g四氟硼酸钠，纯度99.82％，收率91.5％。

实施例3

25℃条件下，将129.6g氟化氢钠加入到210g乙酸乙酯中充分搅拌得到氟化氢钠溶液，在26KHz频率的超声条件下通入117.3g三氯化硼气体，通入时间0.5h，随后按照25-30-35-40℃梯度升温反应，各温度下各保温0.1h共0.4h反应结束，氮气吹扫残余三氯化硼及氯化氢气体0.4h后过滤，将滤液在55℃条件下减压浓缩、再过滤，用700g二氯甲烷浸泡-淋洗滤饼5次，氮气保护下85℃干燥得到101.3g四氟硼酸钠，纯度99.9％，收率92.2％。

由以上实施例可知，本发明提供了一种四氟硼酸钠的制备方法，包含以下步骤：向氟化氢钠溶液中通入气体后混合、浓缩即得所述四氟硼酸钠。本发明采用一步法合成四氟硼酸钠，成本低，工艺简单，反应快速彻底，缩短了工艺时间，不副产水，产品的收率高达到了92.2％，且得到的四氟硼酸钠纯度高为99.9％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。