[發明專利]一種雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法

在審

• 申請號: 201410571793.2
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN105523970A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 張慶華;何逸波;詹曉力;陳豐秋;趙衛娟;徐衛國
• 申請（專利權）人: 浙江藍天環保高科技股份有限公司;浙江大學
• 主分類號: C07C311/48
• 分類號: C07C311/48;C07C303/36;H01M10/0566
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明屬于氟化工領域，具體涉及一種雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法。

背景技術

化石能源的匱乏是世界經濟面臨的重大問題，由于石油資源的嚴重不足，研究開發新型 可替代能源是世界各國的戰略發展目標。二次鋰離子電池由于具有高能量密度和體積比能量， 在近十多年得到了迅猛的發展，被廣泛應用于新能源電動汽車、大容量儲能器件等領域。六 氟磷酸鋰(LiPF6)是當前技術條件下成功商用的電解質鋰鹽,但由于LiPF6熱穩定性和化 學穩定性較差,阻礙了其在高動力和和高儲能電池上的應用。因此,研究開發新型電解質鋰 鹽及功能添加劑是近年來鋰離子電池電解液領域的主要方向。

已有的研究結果表明，與LiPF6相比,雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)由于具有穩定性高 (200℃以下不分解)、低溫性能優異、水解穩定性好和環境更友好等優點,可作為替代六氟 磷酸鋰的下一代二次鋰離子電池電解質鋰鹽。因此進行雙氟代磺酰亞胺鋰尤其是LiFSI的工 業化開發具有重要的經濟價值和社會意義。

現有技術中，對于雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備主要有以下報道：

J.K.Ruffetal,Inorg.Synnth.1968,11,138；J.K.Ruff,Inorg.Chem.1965,4,1446 報道了通過雙(氟磺酰)亞胺在低溫下與堿金屬碳酸鹽通過中和反應制備雙(氟磺酰)亞胺 鋰的方法。該方法操作條件苛刻，需要在-78℃下進行，且雙(氟磺酰)亞胺在反應過程中放 熱劇烈，不僅存在安全隱患，而且使得操作更加耗能。此外該方法也無法得到高純度雙(氟 磺酰)亞胺鋰結晶。

中國CN101747242報道了雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法，將91.5克(0.34mol)的雙 (氟磺酰)亞胺鉀與高氯酸鋰的乙腈溶液150ml(含36.2克高氯酸鋰)反應，幾個重結晶、 干燥后得到62克(0.33mol)雙(氟磺酰)亞胺鋰。此方法必須在真空箱中操作，雙(氟磺 酰)亞胺鋰的收率僅48.6％，且無法獲得高純度的雙(氟磺酰)亞胺鋰。

因此，需要開發一種新的雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法，能夠獲得高純度的雙(氟磺 酰)亞胺鋰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備高純度的雙(氟磺酰)亞胺鋰的方法，制備的雙(氟磺 酰)亞胺鋰能夠用于制備鋰離子電池電解質

為達到發明目的本發明采用的技術方案是：

一種制備高純度雙(氟磺酰)亞胺鋰的方法，包括以下步驟：

(1)以純度≥99.9％的雙(氟磺酰)亞胺金屬鹽為原料，在酯類、腈類或碳酸酯類溶劑 中，與四氟硼酸鋰或高氯酸鋰反應得到雙(氟磺酰)亞胺鋰鹽粗品溶液；

(2)將雙(氟磺酰)亞胺鋰鹽粗品溶液進行減壓蒸餾濃縮，濃縮時真空度為0.030～ 0.098MPa、溫度為50～80℃，濃縮至原溶液體積的1/5～1/2，得到雙(氟磺酰)亞胺鋰粗品 濃縮液；

(3)將雙(氟磺酰)亞胺鋰粗品濃縮液加入到低極性非質子有機溶劑中，所述低極性非 質子有機溶劑選自二氯甲烷、己烷和環己烷中的一種、兩種或三種，其用量為濃縮液的2～5 倍，靜置結晶后得到高純度的雙(氟磺酰)亞胺鋰；

以上制備步驟在氮氣保護環境中無水操作。

作為優選的方式，上述雙(氟磺酰)亞胺金屬鹽為雙(氟磺酰)亞胺鈉、雙(氟磺酰) 亞胺鉀或雙(氟磺酰)亞胺銀。

作為優選的方式，上述步驟(1)中，酯類選自乙酸丁酯或乙酸乙酯，腈類選自乙腈，碳 酸酯類選自酸二甲酯或碳酸二乙酯，溶劑的水分含量≤200ppm；所述溶劑的用量為50～ 150ml/10g雙(氟磺酰)亞胺金屬鹽；所述雙(氟磺酰)亞胺金屬鹽與四氟硼酸鋰或高氯酸 鋰的摩爾配比為1:1～1.5。作為進一步優選的方式，所述溶劑的用量為50～75ml/10g雙(氟 磺酰)亞胺金屬鹽，所述雙(氟磺酰)亞胺金屬鹽與四氟硼酸鋰或高氯酸鋰的摩爾配比為1:1～ 1.2。