[发明专利]一种利用联氨合成双氟磺酰亚胺锂盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池电解质技术领域，尤其涉及一种利用联氨合成双氟磺酰亚胺锂盐的方法。

背景技术

双氟磺酰亚胺锂(LiN(SO₂F)₂，以下简称LiFSI)是一个具有广泛应用前景的电解液物质，LiFSI的导电率适宜，且热稳定性、电化学稳定性高；发生副反应概率小，不会产生HF等腐蚀性气体，是当今锂离子二次电池电解液中不可缺少的高新技术类产品。随着锂电行业的不断发展，其市场需求必将越来越大，有可能成长为辅盐类锂盐化合物中的明星产品。

双氟磺酰氨锂盐的以往合成方法主要以氨水，铵盐或者氨气作为氨的来源，其后加入氯氟磺酰或氟硫酸等合成出双氯磺酰胺，然后进行氟化和锂化反应所得双氟磺酰氨锂盐，此类方法有以下几点缺点：1)在工业化大量生产过程中，氨的准确量是很难定型的过多过少促使生成不必要的副产物，2)大量使用氨气时，在不同温度和压力下很容易引起爆炸使得安全问题一直为隐患。

发明内容

本发明提供了一种利用联氨合成双氟磺酰亚胺锂盐的方法，该方法原料廉价易得，反应步骤简单，产率高，几乎无污染，无刻薄和危险的反应条件，产品易提纯，适合于国内大量生产化。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是这样的，一种利用联氨合成双氟磺酰亚胺锂盐的方法，包括以下步骤：

A将式ⅰ所示的联氨溶于有机溶剂中，与氟氯磺酰或氟硫酸进行磺酰胺反应，得到式ⅱ所示的双氟磺酰烯胺；

B将步骤A所得的式ⅱ所示的双氟磺酰烯胺溶于有机溶剂中，加入还原剂，经还原后，得式iii所示氟磺酰氨；

C将步骤B所得的式iii所示的氟磺酰氨溶于有机溶剂中，与氟氯磺酰或氟硫酸进行磺酰胺反应，得到式iv所示的双氟磺酰亚胺；

D将步骤C得到的双氟磺酰亚胺，在有机溶剂条件下，与树脂锂进行离子交换得到最终产物双氟磺酰亚胺锂盐；

具体反应式如下式所示；

步骤A或C中，所加入的碱性试剂可以是同一种，也可以不同，优选为三乙胺，二异丙基乙胺或吡啶，进一步优选为三乙胺。

i所示的联氨与氟氯磺酰进行磺酰胺反应的具体过程为将联氨溶于有机溶剂中，加入碱性试剂，降温至-5～0℃后，向其中缓慢滴加氯氟磺酰，整个滴加过程中保持反应温度为-5～0℃，滴加完毕后升温至20～35℃，继续反应24～36h，所得的反应溶液经减压蒸馏除去溶剂后，萃取收集有机相，经减压蒸馏再次除去有机溶剂后得到式ii所示的双氟磺酰烯胺；

i所示的联氨与氟氯磺酰进行磺酰胺反应中，所加入的碱性试剂的用量与联氨的摩尔比为2.4～3.0∶1，优选为2.4～2.5∶1。

i所示的联氨与氟硫酸进行磺酰胺反应的具体过程为将联氨溶于有机溶剂中，加入碱性试剂，降温至-5～0℃后，向其中缓慢滴加氟硫酸，整个滴加过程中保持反应温度为-5～0℃，滴加完毕后升温至20～35℃，继续反应24～36h，所得的反应溶液经减压蒸馏除去溶剂后，萃取收集有机相，经减压蒸馏再次除去有机溶剂后得到式ii所示的双氟磺酰烯胺。

步骤A中，所述的氟氯磺酰或氟硫酸的用量与式ⅰ所示联氨的摩尔比为2.1～2.2∶1。

步骤B的具体过程为将双氟磺酰烯胺溶于有机溶液中，降温至-5～0℃后，向其中加入还原剂，整个过程中保持反应温度为-5～0℃，滴加完毕后升温至20～35℃，继续反应24～30h，所得的反应溶液经减压蒸馏除去溶剂后，萃取收集有机相，经减压蒸馏再次除去有机溶剂后得到式iii所示的氟磺酰氨。

步骤B中，所加入还原剂为锌-醋酸，锌-乙酸，联氮-镍，硼氢化钠或氢化锂铝，还原剂的用量与式ii所示的双氟磺酰烯胺的摩尔比为1.2～1.5∶1。

iii所示的氟磺酰氨与氟氯磺酰进行磺酰胺反应的具体过程为将iii所示的氟磺酰氨溶于有机溶剂中，加入碱性试剂，降温至-5～0℃后，向其中缓慢滴加氯氟磺酰，整个滴加过程中保持反应温度为-5～0℃，滴加完毕后升温至20～35℃，继续反应24～36h，所得的反应溶液经减压蒸馏除去溶剂后，萃取收集有机相，经减压蒸馏再次除去有机溶剂后得到式iv所示的双氟磺酰亚胺；

iii所示的氟磺酰氨与氟氯磺酰进行磺酰胺反应中，所加入的碱性试剂的用量与iii所示的氟磺酰氨的摩尔比为2.4～3.0∶1，优选为2.4～2.5∶1。