[發(fā)明專利]一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法

有效

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• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN114655939B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華春;李霞;閆春生;周陽;薛峰峰;劉曉鵬;馬記存;周蘇;溫豐源;張照坡
• 申請（專利權(quán)）人: 多氟多新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B21/086
• 分類號(hào): C01B21/086
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 李寧

本發(fā)明提供了一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，屬于鋰離子電池電解液溶質(zhì)制備領(lǐng)域。本發(fā)明的雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，包括以下步驟：1)將含鋰化合物與雙氟磺酰亞胺酸在雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后固液分離，得到固體粗品；2)將所得固體粗品采用雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑進(jìn)行洗滌，然后干燥、重結(jié)晶，即得；步驟1)中，所述雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑的質(zhì)量為雙氟磺酰亞胺鋰鹽理論產(chǎn)量的8倍以上。本發(fā)明的目標(biāo)鋰鹽在反應(yīng)體系中析出，易于分離，工藝條件簡單，并且有利于保證雙氟磺酰亞胺鋰鹽的較高純度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池電解液溶質(zhì)制備領(lǐng)域，具體涉及一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的快速高質(zhì)量發(fā)展，其對電解液的安全性和能量密度提出了更高的要求。雙氟磺酰亞胺鋰鹽(LiFSI)作為一種新型電解液溶質(zhì)，與傳統(tǒng)六氟磷酸鋰(LiPF₆)相比具有更優(yōu)的熱穩(wěn)定性和更高的導(dǎo)電率。因此，無論作為主鹽添加劑，還是核心溶質(zhì)，LiFSI均有可能成為LiPF₆的最佳替代品。

在鋰離子電池中應(yīng)用時(shí)，電解液溶質(zhì)的純度會(huì)對電池的綜合性能產(chǎn)生較大影響，雜質(zhì)會(huì)影響電池的不可逆容量，還可能造成安全隱患。國內(nèi)外對雙氟磺酰亞胺鋰鹽的合成工藝進(jìn)行了眾多研究，但是許多工藝路線僅適用于小試規(guī)模，中試放大則難以制出雜質(zhì)含量合格的產(chǎn)品，無法在產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用。例如，采用雙氟磺酰亞胺酸與鋰源進(jìn)行反應(yīng)制備LiFSI，雙氟磺酰亞胺酸的制備工業(yè)上比較成熟，可參考專利US8377406B1、CN102917979A、CN103391896A的制備方法。但親水性的雙氟磺酰亞胺酸中會(huì)帶有微量的游離酸及水等雜質(zhì)，在較大規(guī)模的生產(chǎn)中這些微量雜質(zhì)因?yàn)橥饨鐪囟壬叩雀蓴_，對雙氟磺酰亞胺鋰鹽造成酸解或水解，而酸解或水解后會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，鹽在溶液中的酸度、水分會(huì)持續(xù)升高，尤其是高溫條件下，從而降低雙氟磺酰亞胺鋰的純度或引入其他雜質(zhì)無法去除，同時(shí)溫度高也會(huì)引起溶液變色等問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利授權(quán)公告號(hào)為CN113247871B的中國發(fā)明專利提供了一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，采用了在非極性溶劑中，使無水鹵化鋰鹽與雙氟磺酰亞胺酸反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)液中加入有機(jī)堿性化合物調(diào)節(jié)pH，然后過濾，將濾餅進(jìn)行重結(jié)晶得到。盡管該現(xiàn)有技術(shù)在小試規(guī)模下能夠得到具有一定純度的雙氟磺酰亞胺鋰鹽，但是其反應(yīng)體系內(nèi)的雜質(zhì)并未得到很好地去除。且在調(diào)節(jié)pH值時(shí)又引入到體系中其他雜質(zhì)，會(huì)使產(chǎn)品的不溶物等雜質(zhì)含量升高。在中試放大或產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，反應(yīng)體系中的未除去的雜質(zhì)會(huì)對產(chǎn)物的純度造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，能夠提高中試規(guī)模生產(chǎn)的雙氟磺酰亞胺鋰鹽的純度。

本發(fā)明的雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，所采用的技術(shù)方案為：

一種雙氟磺酰亞胺鋰鹽的制備方法，包括以下步驟：

1)將含鋰化合物與雙氟磺酰亞胺酸在雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后固液分離，得到固體粗品；所述含鋰化合物選自氫化鋰和/或鋰鹽；

2)將所得固體粗品采用雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑進(jìn)行洗滌，然后干燥、重結(jié)晶，即得；

步驟1)中，所述雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑的質(zhì)量為雙氟磺酰亞胺鋰鹽理論產(chǎn)量的8倍以上。

本發(fā)明采用了雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)，使目標(biāo)鋰鹽在反應(yīng)體系中析出，易于分離，工藝條件簡單；通過控制雙氟磺酰亞胺鋰鹽的非良性溶劑質(zhì)量在雙氟磺酰亞胺鋰鹽理論產(chǎn)量8倍以上，保證反應(yīng)體系中的雜質(zhì)充分分散在溶劑中，從而不易在目標(biāo)鋰鹽析出時(shí)混雜在目標(biāo)鋰鹽中，有利于保證雙氟磺酰亞胺鋰鹽的較高純度；此外，較高的溶劑用量能保證反應(yīng)體系中游離酸的充分分散，有利于控制反應(yīng)體系具有相對較高的pH，從而避免體系對雙氟磺酰亞胺鋰鹽的酸解，有利于保證較高的收率。