[發(fā)明專利]雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰或雙(氟代磺酰基)酰亞胺鈉的生產方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710304034.3
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN107265419A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: G.施密特
• 申請（專利權）人: 阿克馬法國公司
• 主分類號: C01B21/086
• 分類號: C01B21/086;C01B21/093;H01M10/052;H01M10/054;H01M10/0568
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 宋莉

本申請是申請?zhí)枮?01280025447.3、申請日為2012年04月06日、發(fā)明名稱為“雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰或雙(氟代磺酰基)酰亞胺鈉的生產方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰鹽或雙(氟代磺酰基)酰亞胺鈉鹽的制備方法，而且，本發(fā)明還涉及用于制備雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰或雙(氟代磺酰基)酰亞胺鈉的中間產物的制備方法，以及由此獲得的雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰或雙(氟代磺酰基)酰亞胺鈉在制造電解質及鋰離子或鈉離子型電池中的用途。

背景技術

鋰離子或鈉離子電池至少包含負極、正極、隔板及電解質。電解質由溶解在溶劑中的鋰或鈉鹽組成，所述溶劑通常為有機碳酸酯的混合物，以具有粘度與介電常數之間的良好折衷。

最廣泛使用的鹽包括六氟磷酸鋰(LiPF₆)，其具有許多所需的品質但表現出以氫氟酸氣體的形式分解的缺點。這存在安全性問題，尤其是在私人交通工具中即將使用鋰離子電池的情況下。

因此，已經開發(fā)了其它鹽，例如LiTFSI(雙(三氟甲烷磺酰基)酰亞胺鋰)和LiFSI(雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰)。這些鹽表現出很小的自發(fā)分解或不表現出自發(fā)分解，而且，對于水解比LiPF₆穩(wěn)定。然而，LiTFSI表現出對鋁集流體具有腐蝕性的缺點，LiFSI不存在該情況。因此，LiFSI看來是LiPF₆的有前景的替代物。

存在若干用于制造雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰的已知合成路線。這些路線之一由全氟磺酸與脲的反應組成：此方面參見文獻WO2010/113483。隨后，將來自該反應的產物溶于水中，并且，以與四丁基銨的鹽的形式沉淀出雙(氟代磺酰基)酰亞胺。但是，由于該合成路線的總產率非常低，其大規(guī)模生產不可行。

另一路線在于二氟亞砜與氨的反應：此方面參見文獻WO2010/113835。但是，該方法還形成許多副產物，其需要昂貴的純化階段。

此外，文獻WO2009/123328概述了磺酰基酰亞胺化合物的制造。該文獻特別描述了氨基硫酸與亞硫酰二氯之間的反應、然后與氯化磺酸的反應，以形成雙(氯代磺酰基)酰亞胺，隨后，使其經歷氟化階段。但是，雙(氯代磺酰基)酰亞胺是不穩(wěn)定的化合物，其無法承受純化。由于該原因，直至氟化階段結束，所存在的雜質仍留存，并且，使得分離更為困難。

因此，存在開發(fā)使得可以更簡單的方式和/或以更好的產率獲得LiFSI或NaFSI的方法實際需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明首先涉及式(III)(SO₃^-)-N^--(SO₃^-)3C⁺的雙(磺酸(sulphonato))酰亞胺鹽的制備方法，其中C⁺代表單價陽離子，所述方法包括式(I)(OH)-SO₂-NH₂的氨基硫酸與式(II)(OH)-SO₂-X的鹵代磺酸的反應并包括與基物(堿性物，base)的反應，其中X代表鹵素原子，所述基物為用所述陽離子C⁺形成的鹽。在其中C⁺為質子H⁺的情況中，所述基物為水。

根據一個實施方式，X代表氯原子。

根據一個實施方式，C⁺代表質子H⁺、鉀離子K⁺、鈉離子Na⁺、鋰離子Li⁺或銫離子Cs⁺，優(yōu)選質子H⁺、Na⁺離子和鉀離子K⁺。

根據一個實施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸與式(II)的鹵代磺酸在包含陽離子C⁺的非親核基物的存在下的反應，所述非親核基物優(yōu)選為碳酸鉀K₂CO₃或碳酸鈉Na₂CO₃。

根據替代實施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸與式(II)的鹵代磺酸在第一基物的存在下的反應，以提供式(IV)(OH)-SO₂-NH-SO₂-(OH)的雙(磺酰基)酰亞胺，然后，式(IV)的雙(磺酰基)酰亞胺與第二基物反應以獲得式(III)的雙(磺酸)酰亞胺鹽，所述第二基物為用所述陽離子C⁺形成的鹽。