[發明專利]一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法

在審

• 申請號: 201510164337.0
• 申請日: 2015-04-08
• 公開（公告）號: CN104844482A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 李法強;龔*;賈國鳳;彭正軍;祝增虎;諸葛芹;王青磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C07C303/40
• 分類號: C07C303/40;C07C311/49
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王敬波

技術領域

本發明屬于化學領域，具體涉及一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法。

背景技術

二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰，其化學結構式：LiN(CF₃SO₂)₂，可用作鋰離子電池的電解質鋰鹽，電導率較高，化學穩定性與電化學穩定性高，對水穩定性高。當其不含結合水時，其晶體結構是四面體配位結構，因為CF₃基團會阻礙鋰離子和陰離子形成螯合環，使它們只能形成橋連配體；當其晶體結構含有一個結合水時，水分子會與陰離子相互螯合橋連，從而形成更加穩定的八面體結構。因此，這種鋰鹽對水十分穩定，不會水解，但在制備過程中，引入的水將很難除去，物理化學方法都無法將結合水完全除去。

美國專利US?5874616公布了利用三氟甲基磺酰胺與其酰氟化合物三氟甲基磺酰氟在非親核性堿例如三乙胺的存在下加熱反應，且反應物進一步與化學純碳酸鋰或者氫氧化鋰反應制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法。

日本專利JP?2000-086617公布了一種二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽的合成方法。該方法在零下60℃下，三氟甲基磺酰氯與無水液氨和有機胺的混合物反應，且反應物反應產物進一步與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應以制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰，產量為60％。

中國專利CN?101983960?A公布了一種二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽的合成方法。將三氟甲基磺酰溴加入到氨水中反應得到三氟甲基磺酰胺，將三氟甲基磺酰胺溶解于烷基胺溶液中，繼續加入三氟甲基磺酰溴，反應完成后減壓去溶劑，將剩余物溶于二氯甲烷中，水洗后收集有機相得到二(三氟甲基磺酰)亞胺，將二(三氟甲基磺酰)亞胺與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應以制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽。

以上幾種技術，都是先制備二(三氟甲基磺酰)亞胺，然后與堿金屬的碳酸化合物或氫氧化物中和生成二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽。中和反應會生成水，而產物二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰極易吸水，因此這幾種方法所得到的產物不可避免的帶有結合水，并且這種結合水使用物理或化學的方法都無法完全除去。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法，該方法可以避免結合水的產生，制備水分含量很低的產品。

本發明提供的方法包括：

二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽與鋰鹽在無水溶劑中復分解交換得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。由于二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的晶體結構不含結合水，所以采取先制備無水二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀，再復分解交換可以獲得無水二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。

優選的，所述無水溶劑為所述無水溶劑為碳酸酯類溶劑、醚類溶劑、鹵化烴類溶劑、酮類溶劑和/或腈類溶劑，例如碳酸二甲酯、乙腈、二氯甲烷、乙腈、碳酸二甲酯、硝基甲烷、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲乙酯、四氫呋喃、丙酮、醋酸乙酯、甲酸甲酯、雙三氟乙基碳酸酯、三氟乙基碳酸甲酯、三氟乙基碳酸乙酯、1，2-二甲氧基乙烷和1，3-二氧戊烷。

優選的，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽為鈉鹽或鉀鹽。

優選的，所述鋰鹽為為硼酸鋰或其的衍生物、草酸鋰或其衍生物和/或鋰的無機鹽，例如四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰或草酸二氟硼鋰。

優選的，所述產物經洗滌或萃取純化，所述洗滌或萃取的溶劑包括二氯甲烷、甲苯、環己烷等非極性溶劑。

優選的，所述反應溫度為室溫(15-25攝氏度)或低于無水溶劑的沸點。

優選的，所述反應時間為1-12h。

優選的，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽和鋰鹽的比例為1：1-1.2。更優選的，二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽和鋰鹽的比例為1：1-1.05。

本發明的方法可以避免結合水的產生，制備水分含量很低的產品，工藝路線簡單，反應條件簡單，設備簡易，容易實現工業化。

附圖說明

圖1、本發明產品的紅外譜圖；

圖2、本發明產品的¹³CNMR圖(以DMSO-d6為氘代試劑)。

具體實施方式

本發明提及的二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀或相應的金屬鹽的合成可以參照上述所提到的三個專利制備后者通過市購獲得，其余試劑均為市購。

實施例1：