[發明專利]一種利用氯磺酰異氰酸酯制備雙氟磺酰亞胺鋰的方法

有效

• 申請號: 202110373932.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112960659B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王曉東;胡彬;何暉;陳晨凱;李飛
• 申請（專利權）人: 浙江三美化工股份有限公司
• 主分類號: C01B21/086
• 分類號: C01B21/086
• 代理公司: 杭州六方于義專利代理事務所(普通合伙) 33392
• 代理人: 尹科峰

本發明公開了一種利用氯磺酰異氰酸酯制備雙氟磺酰亞胺鋰的方法，包括如下步驟：1)通過滴加箱將氯磺酰異氰酸酯分批加入到氯磺酸中反應獲得雙氯磺酰亞胺；2)將雙氯磺酰亞胺和氟化氫反應獲得雙氟磺酰亞胺；3)將雙氟磺酰亞胺和含鋰化合物反應，并通過過濾裝置進行固液分離，得到雙氟磺酰亞胺鋰鹽。本發明的反應原料易購得，反應條件相對溫度，在制備過程中，在第一步的縮合反應中通過滴加箱控制原料氯磺酰異氰酸酯的滴加速率，保證反應速率，降低副產物，在第三步的鋰化反應中，采用過濾裝置對產物進行固液分離，將產物中的固相雜質去除，有效提高最終產物的質量，從而能夠得到品質高純度高的雙氟磺酰亞胺鋰產品，實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于雙氟磺酰亞胺鋰制備技術領域，具體為涉及一種利用氯磺酰異氰酸酯制備雙氟磺酰亞胺鋰的方法。

背景技術

雙氟磺酰亞胺鋰(簡稱LiFSI)作為一種重要的鋰離子電池電解液添加劑，具有電化學穩定性好、耐水解性好以及電導率高等特點，可以在電解液中普遍使用，尤其在動力電池中，可改善動力電池的循環性能以及倍率性能。雙氟磺酰亞胺鋰是使用于鋰電池電解液中的新型電解質鋰鹽，對環境友好，且安全性能好，具備了產業化應用的基本條件。與傳統的鋰鹽六氟磷酸鋰相比，雙氟磺酰亞胺鋰中鋰離子更加容易解離，因此具有更高的電導率；雙氟磺酰亞胺鋰分解溫度高于200℃，熱穩定性和安全性能明顯優于鋰鹽六氟磷酸鋰；另外在改善高溫存儲、低溫放電等性能方面也有獨特效果，且具有與電極良好的相容性等優良特性，因此，雙氟磺酰亞胺鋰在鋰離子電池中是一個具有良好前景的電解質。

雙氟磺酰亞胺鋰不同于傳統意義的材料，作為鋰離子二次電池電解質，需要滿足高純度、無水等苛刻要求；尤其是水分引入后，通過升溫帶水、干燥除水直至分解都很難徹底除去，即使能除去也需損失較大的收率。目前，國內外報道的雙氟磺酰亞胺鋰制備技術主要包括以下幾種:

1)先合成雙氯磺酰亞胺，然后與氟化銨反應得到二(氟磺酰基)亞胺銨鹽，再與氫氧化鋰進行陽離子交換反應制得雙氟磺酰亞胺鋰，其缺點在于離子交換難以進行徹底，且反應在含水體系進行，水分難以去除徹底，而水的存在將導致鋰鹽受熱時變質分解；

2)采用雙氯磺酰亞胺直接與氟化鋰反應制備雙氟磺酰亞胺鋰，會產生大量腐蝕性氣體HF，產物中同時含有氟化氫、氟化鋰和雙氟磺酰亞胺鋰，不易分離，而殘留在電解質中的HF最終會對鋰電池造成不良影響；

3)以純化的雙氟磺酰亞胺鉀與高氯酸鋰金屬交換制備雙氟磺酰亞胺鋰，產品中鉀離子殘留往往很高，影響了雙氟磺酰亞胺鋰的實際應用，且存在一定的爆炸風險；

4)超低溫水溶液中雙氟磺酰亞胺直接與碳酸鋰反應制備雙氟磺酰亞胺鋰，這種方法不但能耗高，同時因為雙氟磺酰亞胺鋰具有良好的水溶解性，萃取效率非常低，同樣存在水分去除不徹底的問題。

上述各種方法制造的雙氟磺酰亞胺鋰純度很難達到電池級的標準，且無法直接產業化應用，為此我們提出一種氟代碳酸乙烯酯的制備方法。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術所存在的不足而提供一種利用氯磺酰異氰酸酯制備雙氟磺酰亞胺鋰的方法。本發明以氯磺酰異氰酸酯為原料制備雙氟磺酰亞胺鋰，原料易購得，反應條件相對溫度，整個生產制備方法的操作簡單，易于控制，對環境的影響污染較小，而且在制備過程中，在第一步的縮合反應中通過滴加箱控制原料氯磺酰異氰酸酯的滴加速率，從而更能保證縮合反應的速率，降低產物中副產物的量，而在第三步的鋰化反應中，采用過濾裝置對產物進行固液分離，將產物中的固相雜質去除，有效提高最終產物的質量，從而能夠得到品質高純度高的雙氟磺酰亞胺鋰產品，實現工業化生產。

一種利用氯磺酰異氰酸酯制備雙氟磺酰亞胺鋰的方法，其特征在于，包括如下步驟：