[發明專利]一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽的合成方法

有效

• 申請號: 201911386729.6
• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111116429B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 花瑩曦;姚剛;商洪濤;戶帥帥;羅建志;郝春輝;袁瑞玲;史紫微;呂靈華;楊雷雷
• 申請（專利權）人: 中船(邯鄲)派瑞特種氣體股份有限公司
• 主分類號: C07C303/32
• 分類號: C07C303/32;C07C309/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;周蜜

本發明涉及一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽的合成方法，屬于精細化工技術領域。所述方法首先向反應器中加入無水氯化鈣和醇類，抽真空，控制反應器內溫度為?40～25℃，通入過量的磺酰氟類化合物，攪拌，控制溫度為?40～70℃，壓力為0.05～0.15MPa，反應2～3h；反應結束排出未反應磺酰氟類化合物的后蒸餾，得到酯類化合物；向所述酯類化合物中加入堿金屬氫氧化物，攪拌，0.05～0.15MPa，20～70℃下，反應2～5h，反應結束后過濾，干燥后得到一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽。有效的提高了反應的收率，并避免常規方法中雜質的引入；反應后處理簡單，減少合成過程中污染。

技術領域

本發明涉及一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽的合成方法，屬于精細化工技術領域。

背景技術

三氟甲磺酸堿金屬鹽包括三氟甲磺酸鋰、三氟甲磺酸鈉、三氟甲磺酸鉀和三氟甲磺酸銣，其中三氟甲磺酸鋰(CF₃SO₃Li)作為固體電解質使用時，其穩定的陰離子會使電解質和陰極材料界面間的鈍化層結構和組成得到改善，有利于電解質、鈍化膜和電機的穩定，因此其生產和應用成為研究熱點。

目前，三氟甲磺酸鋰的生產技術主要由日本和美國控制，國外的生產廠商有日本中央硝子、美國3M公司等，但公開的技術較少。日本公開專利JP2005-232040中提出的生產方法如下：首先由甲基磺酸氯與氟化鉀反應生成甲基磺酰氟，之后將甲基磺酰氟和液態氟化氫加入電解槽中進行電解，生成的三氟甲磺酰氟與碳酸鋰水溶液或者碳酸鋰懸濁液反應，生成粗品三氟甲磺酸鋰溶液。該方法無法保證碳酸鋰能夠完全去除，會導致產品純度較低。

有的研究中，使用氫氧化鋰(LiOH)與三氟甲磺酰氟反應制備三氟甲磺酸鋰。但是該制備方法存在如下問題：一、氫氧化鋰不足時，會生成三氟甲磺酸。三氟甲磺酸鋰中即使含有微量的三氟甲磺酸，也會影響電池特性，降低其穩定性。二、如果LiOH過量，因氫氧化鋰會形成水合物，因此會造成水分無法完全除去；另一方面，氫氧化鋰純度較低，生成的三氟甲磺酸鋰純度也無法達標，這樣會對電池的性能產生影響。此外，也可以利用三氟甲磺酸與碳酸鋰反應制備三氟甲磺酸鋰，但是該反應容易造成碳酸鋰殘留，嚴重影響電池的導電性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽的合成方法，所述方法操作簡單、收率高、條件溫和且成本較低。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽的合成方法，所述方法步驟包括：

(1)向反應器中加入無水氯化鈣和醇類，抽真空，控制反應容器內溫度為-40～25℃，通入過量的磺酰氟類化合物，攪拌，控制溫度為-40～70℃，壓力為0.05～0.15MPa，反應2～3h；反應結束排出未反應的磺酰氟類化合物后蒸餾，得到酯類化合物；

其中，所述磺酰氟類化合物為三氟甲基磺酰氟或甲基磺酰氟。

優選的，步驟(1)中所述磺酰氟類化合物、醇類和無水氯化鈣的摩爾比為1～8：1：0.5～2.0。若磺酰氟類化合物用量小，則不足以溶解氯化鈣，反之，生成的酯類化合物中容易混入較多醇類。

優選的，步驟(1)中所述醇類為甲醇或乙醇。

(2)向所述酯類化合物中加入堿金屬氫氧化物，攪拌，0.05～0.15MPa，20～70℃下，反應2～5h，反應結束后過濾，干燥后得到一種三氟甲磺酸堿金屬鹽或甲磺酸堿金屬鹽。

優選的，步驟(2)中所述酯類化合物和堿金屬氫氧化物的摩爾比為1：1.0～3.0。

優選的，步驟(2)中所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選的，步驟(2)中干燥時采用噴霧干燥。