概述
3,3,3-三氟丙烯碳酸酯是一种重要的氟代碳酸酯类化合物,分子式为C4H3F3O3,分子量为156.06,一般情况下其性状为无色透明液体。研究表明,3,3,3-三氟丙烯碳酸酯主要用作锂离子电池电解液添加剂,能够有效提升锂离子电池的安全性能并延长其使用寿命[1]。
制备方法
方法一
以三氟丙烯为原料,经过几步反应得到三氟环氧丙烷,再以金属共轭微孔聚合物配合物作为催化剂,向高压反应釜中通入二氧化碳,控制温度25-100℃,控制压力0.13Mpa即可实现3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的制备。该方法以三氟丙烯作为原料,相比于现有技术大幅降低了原料的成本,同时该方法产率较高,催化剂可以重复多次使用,适合工业化生产[2]。
方法二
将3,3,3-三氟-1,2-环氧丙烷和0.1mol/L的盐酸水溶液混合,加入全氟磺酸树脂,于35-45℃条件下反应3-5小时,自然冷却至室温,向其中加入碱性溶液,pH7.0,反应30-60min,减压蒸馏,过滤,分馏得到3,3,3-三氟-1,2-丙二醇;将上一步骤得到的3,3,3-三氟-1,2-丙二醇和三光气加入到四乙二醇二甲醚中混合,加入四丁基溴化铵,冰浴0℃下搅拌滴加三乙胺,GC跟踪至3,3,3-三氟-1,2-丙二醇消失,过滤,滤液减压精馏,得到3,3,3-三氟丙烯碳酸酯。该方法所用原材料廉价易得,操作简单,绿色环保,所得产品纯度高,可达99.95%,收率达85%以上[3]。
应用
锂离子电池材料技术领域公开了一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池。所述电解液包括非水有机溶剂,导电锂盐,添加剂;所述添加剂包括3,3,3-三氟丙烯碳酸酯和磷酸酯类添加剂。通过将3,3,3-三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂两种添加剂混合使用,3,3,3-三氟碳酸丙烯酯可以在硅碳负极形成稳定的SEI膜,磷酸酯类添加剂在正极材料表面形成保护膜可以减少过渡金属元素溶出,间接保护硅碳负极的SEI膜结构,从而显著提高使用硅碳材料作为负极活性材料的锂离子电池循环和存储性能[4]。
参考文献
[1]武海涛,李鹏飞,白海龙,等.3,3,3-三氟代碳酸丙烯酯的合成方法[J].有机氟工业, 2023(3):17-20.
[2]刘建国,邓伟侨,杨峰斌,等.一种3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的制备方法:CN201811313518.5[P].CN109369602A.
[3]王军,闫彩桥,葛建民,等.3,3,3-三氟碳酸丙烯酯的合成方法:CN201910377798.4[P].CN111892570A.
[4]王海,李素丽,廖波,等.一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池:CN201910458816.1[P].CN110148785A.