[發(fā)明專利]合成用于鋰離子電池的氟化導(dǎo)電鹽的新工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010066833.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN111362843A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔桅龍;周長岳;杜宏軍;吳文挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建永晶科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C07C303/40
• 分類號(hào): C07C303/40;C07C311/48;H01M4/58;H01M10/0525;H01M4/60;C01B21/086
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;徐劍兵

本發(fā)明涉及合成用于鋰離子電池(Li離子電池)的氟化導(dǎo)電鹽的新工藝。在本發(fā)明合成工藝的框架中，所述感興趣的氟化導(dǎo)電鋰離子(Li離子)電池鹽例如是Li離子鹽，諸如LiFSI(雙?(氟甲磺酰)亞胺鋰)、LiTFSI(雙?(三氟甲磺酰)亞胺鋰)和LiTFSI(三氟甲磺酰氟磺酰亞胺鋰)。LiFSI、LiTFSI和LiFSTFSI是用于鋰離子電池的最有前途的導(dǎo)電鹽，并且對(duì)于未來的電移動(dòng)性是必需的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池的導(dǎo)電鹽領(lǐng)域，尤其涉及合成用于鋰離子電池(Li離子電池)的氟化導(dǎo)電鹽的新工藝。

背景技術(shù)

在本發(fā)明合成工藝的框架中感興趣的所述氟化導(dǎo)電鋰離子(Li離子)電池鹽，例如是Li離子鹽，諸如LiFSI (雙-(氟甲磺酰)亞胺鋰)、LiTFSI(雙-(三氟甲磺酰)亞胺鋰)和LiTFSI(三氟甲磺酰氟磺酰酰亞胺鋰)，其化學(xué)式如下表I所示。

LiFSI、LiTFSI和LiFSTFSI是用于鋰離子電池的最有希望的導(dǎo)電鹽，并且對(duì)于未來的電移動(dòng)性是必要的，因?yàn)橥ǔＪ褂玫膶?dǎo)電鹽(如LiPF₆)在穩(wěn)定性方面有缺陷，并且因此在電池的安全性方面有缺陷。為了確保電池的經(jīng)濟(jì)壽命，需要99.9％或甚至更高的高純度來實(shí)現(xiàn)高壽命和許多再充電循環(huán)。到目前為止，有幾種公開的合成方法，但它們都實(shí)現(xiàn)不了允許大工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)的合成。工業(yè)規(guī)模所需的標(biāo)準(zhǔn)是：

-合適的氟化前體或

-后續(xù)階段的挑戰(zhàn)性氟化步驟

-處理(或如果可能，則避免更佳)危險(xiǎn)化學(xué)品，如HF、F₂、SO₃、COCl₂

-復(fù)雜純化步驟，特別是如果使用氟化劑(特別是具有胺/胺/N-原子類似結(jié)構(gòu)的氟化劑)

-金屬有機(jī)化學(xué)(高純度化學(xué)品純化)

表I：

用于鋰離子電池(Li離子電池)的氟化導(dǎo)電鹽

現(xiàn)有技術(shù)的合成路線例如由Central Glass(中央硝子)(WO2016/080384，DE19533711)，Lonza(瑞士龍沙)(WO2017/080831)，Nippon Shokubai(日本觸媒)(WO2009/123328)和Photech Lithium在US才7919629 中描述。

在Lonza和Nippon Shokubai的應(yīng)用中，在后期必須進(jìn)行挑戰(zhàn)性的氟化。如果該后期氟化步驟是用氟化劑進(jìn)行的，而不是用HF或F₂等進(jìn)行的，其需要“F”原子的NO載體(氟化劑總是具有需要焚化或至少非常難以再循環(huán)的分子的一部分)，除了選擇性之外，純化是困難的、挑戰(zhàn)性的或從經(jīng)濟(jì)角度來看甚至是不可能的。使用 KF(或其它金屬氟化物)在第一觀點(diǎn)上“看起來”簡單，但由于這些金屬氟化物的反應(yīng)性強(qiáng)烈地取決于通常在冠醚、離子液體或相轉(zhuǎn)移催化劑等存在下必需的偶極非質(zhì)子溶劑，所述冠醚、離子液體或相轉(zhuǎn)移催化劑不能或只是非常難以與所需產(chǎn)物分離。其它對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)化學(xué)家(但在氟化化學(xué)中沒有深入的知識(shí))而言，雖然如吡啶 /HF化合物(Olah's試劑)或簡單的胺×nHF試劑具有更容易處理的優(yōu)點(diǎn)，但由于所需的磺酰亞胺鹽具有類似的結(jié)構(gòu)，所以分離是不可能的或依然是非常具有挑戰(zhàn)性的。