[發明專利]一種雙氟磺酰亞胺鋰的合成方法

有效

• 申請號: 201610703561.7
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106276829B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 孫燕超;李維平;孫朋波
• 申請（專利權）人: 榮成青木高新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B21/086
• 分類號: C01B21/086
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 陳小媛

本發明提供合成一種雙氟磺酰亞胺鋰的方法，步驟如下：一種雙氟磺酰亞胺鋰的合成方法，其特征在于，合成方法包括以下步驟：1）在氮氣氛圍中，將雙氯磺酰亞胺與有機溶劑充分混合后置入帶冷凝器的反應器中，隨后向反應器中依次加入氟化鋰、液態氟化氫升溫進行反應；2）降低反應體系溫度用氮氣減壓置換完全除去殘余的氟化氫氣體，并在氮氣氛圍下過濾反應液除去不溶物得到濾液；3）使用高真空減壓脫溶法將濾液濃縮4）將濃縮液冷卻后加入弱極性溶劑低溫重結晶，過濾并在40℃下減壓干燥處理后得到純凈的雙氟磺酰亞胺鋰，本發明使用試劑價廉易得，制備工藝簡單，反應迅速且徹底，副產物少且易除去、后處理方式簡便，產品純度高，非常適合工業化生產。

技術領域

本發明屬于化學合成領域，具體涉及一種雙氟磺酰亞胺鋰的合成方法。

背景技術

雙氟磺酰亞胺鋰具有穩定性高、低溫性能優異、水解穩定性好和環境更友好等優點可作為優異的二次鋰電池電解質，同時由于其具有優異的導電性能，可用于超級電容器以及鋁電解電容器等；還可用作路易斯酸催化劑使用，具有重要的工業化生產價值。

現有技術中，對于雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備主要有以下報道:

中國CN101747242報道了雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法，在氮氣的保護下將氨基磺酸、二氯亞砜、氯磺酸進行反應生成雙（氯磺酰）亞胺，收率為82%；又將雙（氯磺酰）亞胺在氮氣保護下與無水三氟化銻、乙腈反應生成雙（氟磺酰）亞胺鉀，收率為78%；隨后將91.5克(-0.42mol)的雙(氟磺酰)亞胺鉀與高氯酸鋰的乙睛溶液150ml(含36.2克高氯酸鋰)反應，經過重結晶、干燥后得到62克(0.33mol)雙(氟磺酰)亞胺鋰，收率為79%，最終產品總收率50.5%。此方法必須在真空箱中操作，成本高，雙(氟磺酰)亞胺鋰的收率僅（50.5%），原料易溶于有機溶劑，無法獲得高純度的雙(氟磺酰)亞胺鋰。

中國專利申請號為201280010507.4的專利申請公開了一種含氟磺酰亞胺鹽的制造方法，所述制造方法通過使N,N-二(氟磺酰基)亞胺銨鹽等含氟磺酰亞胺銨鹽與氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉等堿金屬氫氧化物在減壓下，40℃左右的低溫進行反應，得到N,N-二(氟磺酰基)亞胺鋰鹽、N,N-二(氟磺鋰基)亞胺鉀鹽、N,N-二(氟磺酞基)亞胺鈉鹽等含氟磺酞亞胺堿金屬鹽。但是，所述制造方法存在原料不易得到的缺陷，反應過程產生大量的熱，產物有受熱分解的可能性，不適合工業化生產。

中國專利CN103524387A報道的雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法，先采用氯化亞砜、氨基磺酸、氯磺酸在一個反應容器中進行反應，不進行雙氯磺酰亞胺化合物(HN [SOzCl]z)產物的分離，直接加入氯化亞砜和無水鋰鹽進行反應制得雙氯磺酰亞胺鋰鹽，移除氯化亞砜溶劑后，加人有機溶劑，少量三乙胺，利用無水氟化鋅進行氟化反應，過濾，濾液蒸干或重結晶并減壓干燥后得到雙氟磺酰亞胺鋰鹽。反應步驟過于繁瑣，且試劑種類較多，有更大幾率引入其他雜質，此反應的氟化劑氟化鋅反應形成的氯化鋅易殘存于溶劑中，使最終得到的產品不純。

中國CN103664712A報道的雙(氟磺酰)亞胺鋰的制備方法，濃硫酸、KN(SO2F)2、二氧化硅混合攪拌，通入氮氣，常壓蒸餾得到粗品HFSI，然后蒸餾塔精餾得到純品HFSI，碳酸鋰與去離子水配成懸濁液，然后緩慢滴加HFSI水溶液，50℃左右，PH=6-6.3，停止反應，將反應液噴霧干燥，得到固體粉末，然后在約200℃高、1-6Pa真空干燥，最后得到純品LiFSI。HFSI與碳酸鋰在水環境中反應，反應放熱，產品在水溶液中很容易發生分解反應，且水的帶入使脫溶干燥變得很困難。

JP2013091524對LiFSI的穩定性進行了較系統的研究，發現LiFSI在溫度超過40℃的環境中，分解速度加快，并且水分越大，分解越快。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明提供了一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，本發明使用試劑價廉易得，制備工藝簡單，反應迅速且徹底，副產物少且易除去、后處理方式簡便，產品純度高，非常適合工業化生產。