[發(fā)明專利]一種雙氟磺酰亞胺鋰組合物及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210062643.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN116495711A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振國;鄭仲天;陳思宇;曾愛國;廖湘泉;諶安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南福邦新材料有限公司
• 主分類號(hào): C01B21/086
• 分類號(hào): C01B21/086;H01M10/0525;H01M10/0568
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44325
• 代理人: 張美君

為解決現(xiàn)有技術(shù)中雙氟磺酰亞胺鋰應(yīng)用在鋰電池電解液中腐蝕電極，劣化電池穩(wěn)定性的問題，本發(fā)明提供一種雙氟磺酰亞胺鋰組合物及其制備方法，制備方法包括反應(yīng)物采用KFSI和硝酸鋰進(jìn)行反應(yīng)制備得到雙氟磺酰亞胺鋰組合物，制備得到的雙氟磺酰亞胺鋰組合物含有20ppm?1000ppm的硝酸根，在應(yīng)用于鋰二次電池電解液時(shí)，微量的硝酸根抑制雙氟磺酰亞胺鋰對(duì)電極集流體的腐蝕，大幅度降低鋁集流體的腐蝕，提高其循環(huán)壽命，降低電池長期循環(huán)體積膨脹率，提高電池穩(wěn)定性和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雙氟磺酰亞胺鹽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙氟磺酰亞胺鋰組合物及其制備方法。

背景技術(shù)

雙氟磺酰亞胺鋰簡(jiǎn)寫為LiFSI，化學(xué)式是LiN(SO₂F)₂，雙氟磺酰亞胺鋰具有耐高溫特性，而且其低溫性能也很優(yōu)異，同時(shí)又具有水中穩(wěn)定性好和環(huán)境更友好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池的電解液中，能有效降低形成于電極表面上SEI層在低溫下的高低溫電阻，降低鋰離子電池在放置過程中的容量損失，從而提供高容量電池，提高電池的電化學(xué)性能。雙氟磺酰亞胺鋰LiFSI是鋰離子電池、超級(jí)電容器等新能源器件中關(guān)鍵的高性能電解質(zhì)材料，具有很高的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。

大多數(shù)LiFSI的合成方法是先合成雙氯磺酰亞胺HClSI，然后由其與氟代金屬鹽MFx反應(yīng)，制備相應(yīng)的雙氟磺酰亞胺鹽中間體，該中間體再與氫氧化鋰?LiOH或碳酸鋰Li₂CO₃進(jìn)行陽離子交換制得LiFSI,如專利US2013331609、?US2012041233、EP2415757、US2011034716、CN101747242A，這些方法的缺陷在于交換達(dá)到平衡后很難繼續(xù)進(jìn)行完全，未反應(yīng)完全的中間體難以與LiFSI完全分離，從而無法得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。此外，有文獻(xiàn)報(bào)告采用高氯酸鋰和雙氟磺酰亞胺鉀在乙腈體系中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制備雙氟磺酰亞胺鋰，該工藝采用高氧化性的高氯酸鋰，且生成的副產(chǎn)高氯酸鉀難以徹底去除干凈，存在易爆且雜質(zhì)含量高的問題，因此生產(chǎn)上無法采用。因此如何生產(chǎn)雜質(zhì)含量少、雜質(zhì)無害的?LiFSI便成為各廠家面臨的難題。

雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰(LiFSI)作為鋰鹽或添加劑應(yīng)用于鋰電池電解液，制備的二次電池具有有較好的熱穩(wěn)定性，可以改善電池的安全性能。但當(dāng)雙(氟代磺酰基)酰亞胺鋰(LiFSI)摩爾比較大，在電池充電和放電期間會(huì)腐蝕電極集流體，發(fā)生副反應(yīng)，劣化鋰離子二次電池的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)雙氟磺酰亞胺鋰制備方法中雙氟磺酰亞胺鋰分離困難、雜質(zhì)含量多，且雙氟磺酰亞胺鋰應(yīng)用在鋰電池電解液中腐蝕電極，劣化電池穩(wěn)定性的問題，本發(fā)明提供一種雙氟磺酰亞胺鋰的組合物及其制備方法。

一方面，本發(fā)明提供一種雙氟磺酰亞胺鋰組合物的制備方法，包括以下步驟：

1)KFSI溶解到溶劑c中得到溶液A；

2)硝酸鋰溶解到溶劑e中得到溶液B；

3)溶液A與溶液B混合攪拌，然后加熱進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后過濾，得到雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液；

4)對(duì)步驟3)中雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液過陽離子樹脂，進(jìn)行陽離子除雜、第一次濃縮干燥，得到雙氟磺酰亞胺鋰粗品固體；

5)將步驟4)中雙氟磺酰亞胺鋰粗品固體溶解到溶劑d中得到溶液D，之后進(jìn)行過濾、純水洗滌，收集有機(jī)相再進(jìn)行第二次濃縮干燥，最后加非極性有機(jī)溶劑分散結(jié)晶得到硝酸根含量20ppm～1000ppm的雙氟磺酰亞胺鋰組合物。

優(yōu)選的，所述步驟1)中以溶液A的質(zhì)量為100％計(jì)，所述KFSI質(zhì)量百分含量為10％～80％；

所述步驟2)中以溶液B的質(zhì)量為100％計(jì)，所述硝酸鋰質(zhì)量百分含量為?5％～50％；

所述步驟3)中加熱溫度為20℃～60℃。

優(yōu)選的，所述步驟3)中加熱溫度為45℃～60℃。