[发明专利]高性能锂盐的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池用锂盐的技术领域，涉及高性能亚胺锂，具体涉及一种高性能锂盐的制备方法，包括高性能锂盐和全氟取代烷基的高性能锂盐。本发明制备方法简单，提供了一种全新的用于电池的锂盐的制备方法，本制备方法所得产物收率高、纯度高。

背景技术

锂离子电池是迄今比能量最高的二次电池，已广泛用作便携式电子设备的电源，如：移动电话、数码相机、笔记本电脑等。目前，商品化锂离子电池产品一般使用碳酸酯或醚类有机溶剂作为电解液溶剂体系、LiPF₆作为导电锂盐。然而，在较高的温度下(>55℃)，LiPF₆/碳酸酯电解液不稳定，会发生分解反应生成LiF和PF₅，PF₅为强路易斯酸，在H₂O或者小分子醇类杂质存在的条件下，会与电解液溶剂发生自催化反应，导致电解液分解。

LiPF₆/碳酸酯电解质体系存在HF，使得廉价的阴极材料如尖晶石锰酸锂(LiMn₂O₄)、4.9V高压材料镍锰酸锂(LiNi_0.5Mn_1.5O₄)、橄榄石结构的磷酸亚铁锂(LiFePO₄)等由于金属原子的溶出，材料的结构发生畸变或者坍塌，从而导致材料的循环稳定性差，无法在LiPF₆/碳酸酯电解液溶液中推广应用。

此外，锂离子电池首次充放电过程中，由于在电解液/电极界面形成固体电解质界面(SEI)膜的需要，承担成膜作用的碳酸乙烯酯(EC)溶剂分子成为电解液溶剂组分必要成分之一，而EC的熔点较高(-36.4℃)，使得EC基电解液体系的锂离子电池的低温应用受到限制。

更小、更轻和更高性能的电子通讯设备的迅速发展，使得人们对化学电源性能、尤其是对电池能量密度提出了越来越高的要求。鉴于LPiPF₆/碳酸酯电解液热稳定性差的问题，人们已经尝试使用新型的电解质锂盐来替代LiPF₆用作支持电解质。

以N为中心原子的锂盐如二(三氟甲基磺酰)亚胺锂[LiN(CF₃SO₂)₂，简称LiTFSI]及其衍生物二(五氟乙基磺酰)亚胺锂[LiN(SO₂C₂F₅)₂，简称LiBETI]是近几年研究比较热的有机锂盐之一，该类盐在有机电解液中极易解离，其电导率与LiPF₆相当，达10^-4S/cm，也能在负极表面形成均匀的钝化膜，对热稳定性也得到显著的提高，但这类盐也同样存在腐蚀铝箔集流体的问题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种高性能锂盐的制备方法。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

高性能锂盐的制备方法，包括以下步骤：

A、以乙烯磺酰氟或1,3-丙烷二磺酰氟为原料，向其中通入氨气进行鼓泡，然后加入乙醚，于5-10℃条件下进行反应，得到乙烯磺酰胺或1,3-丙烷二磺酰胺；

B、将步骤A所得产物加入氢氧化锂于50-60℃条件下进行反应，得到式i或式ii所示的锂盐；

所述乙烯磺酰氟或1,3-丙烷二磺酰氟由乙烯磺酰氯或1,3-丙烷二磺酰氯与氟化钾于50-55℃条件下反应得到。

所述乙烯磺酰氯或1,3-丙烷二磺酰氯由下述方法制备：以二溴乙烷或二溴丙烷与亚硫酸钠于100-120℃条件下进行反应，得到然后向所得产物中加入三氯化磷于150-160℃条件下进行反应，得到乙烯磺酰氯或1,3-丙烷二磺酰氯。

步骤A中，乙烯磺酰氟或1,3-丙烷二磺酰氟与氨气的摩尔比为1：(2.1-2.3)。

步骤B中，产物与氢氧化锂的摩尔比为1：(1.1-1.2)。

乙烯磺酰氯或1,3-丙烷二磺酰氯与氟化钾的摩尔比为1：(1-1.5)。

高性能全氟取代烷基锂盐的制备方法，包括以下步骤：

A、以乙烯磺酰氟或1,3-丙烷二磺酰氟为原料，向其中通入氨气进行鼓泡，然后加入乙醚，于5-10℃条件下进行反应，得到乙烯磺酰胺或1,3-丙烷二磺酰胺；

B、将步骤A所得产物加入氢氧化锂于50-60℃条件下进行反应，得到式i或式ii所示的锂盐；