[发明专利]一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)双氟磺酰亚胺酸的制备：由硫酰氟与六甲基二硅氮烷反应制备双氟磺酰亚胺酸，并得到副产物三甲基氟硅烷；(2)成盐反应：将步骤(1)所得双氟磺酰亚胺酸与碱性锂反应，反应完成后固液分离，即得到双氟磺酰亚胺锂产品；(3)三甲基氟硅烷的回收：步骤(1)产生的副产物三甲基氟硅烷与氨气反应得到六甲基二硅氮烷，作为步骤(1)中的原料循环套用。本发明所提供的双氟磺酰亚胺锂的制备方法成本低、副产物少、且后处理简单，保证产品的品质和纯度，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂电池和锂电容器领域，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备。

背景技术

双氟磺酰亚胺酸的英文简写为HFSI，双氟磺酰亚胺锂的文简写为LiFSI。美国专利US5916475公开了一种比LiTFSI和LiPF6具有更好的热稳定性和化学稳定性，更高的导电性和较低的腐蚀速率的含氟锂盐—双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，并被认为有可能取代LiPF6的一种双氟代锂盐，在锂电池和超级电容器中，将有着极佳的应用前景。

目前工业上双氟磺酰亚胺一般由双氯磺酰亚胺氟化制备，双氯磺酰亚胺的制备工艺主要包括：1)五氯化磷、氨基磺酸和氯磺酸反应制备(K.Ruff et al,Inorg.Synth.1968，11,138)；2)氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸反应制备(M.Beran,Z.Anorg Allg Chem.,2005,631,55)。氟化试剂主要有三氟化砷、三氟化锑、氟化锌、无水氟化氢、三氟化铋等。双氟磺酰亚胺锂制备方法有：1)双氟磺酰亚胺钾和其它锂盐交换制备(例如高氯酸锂和四氟硼酸锂)(M.Beran,Polyhedron,2006,25,1292)；2)双氟磺酰亚胺或者铵盐和碳酸锂(或者氢氧化锂)中和制备(CN101980955A，CN102405189A，CN102917979A，CN104925765A)。但是，现有的方法存在产率低、离子杂质含量高等缺陷。

现有文献报道的分步制备HFSI及其碱金属盐的方法存在提纯分离困难、产物纯度和产率均不高等缺点，难以满足电解质材料的高纯度要求。另外，由于苛刻的反应条件，强腐蚀性或毒性化合物的大量使用，使现有合成方法不满足大规模工业化生产的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

本发明通过下述方案实现：

一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)双氟磺酰亚胺酸的制备：由硫酰氟与六甲基二硅氮烷反应制备双氟磺酰亚胺酸，并得到副产物三甲基氟硅烷；

(2)成盐反应：将步骤(1)所得双氟磺酰亚胺酸与碱性锂反应，反应完成后固液分离，即得到双氟磺酰亚胺锂产品；

(3)三甲基氟硅烷的回收：步骤(1)产生的副产物三甲基氟硅烷与氨气反应得到六甲基二硅氮烷，作为步骤(1)中的原料循环套用。

在所述步骤(1)中，双氟磺酰亚胺酸制备的具体方法为：将硫酰氟、溶剂混合后，然后缓慢加入六甲基二硅氮烷进行反应。

在所述步骤(1)中，所述溶剂为酯类、酰胺类、腈类；所述酯类包括乙酸乙酯、乙酸丁酯，所述酰胺类包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，所述腈类包括乙腈、丙腈；每摩尔的六甲基二硅氮烷加入至少0.1L的溶剂中。

在所述步骤(1)中，反应温度为30～110℃，反应时间为2～10h。

在所述步骤(1)中，所述硫酰氟和六甲基二硅氮烷摩尔比优选为2：1～5：1。

在所述步骤(2)中，所述碱性锂为LiF、LiOH、LiHCO₃或Li₂CO₃中的一种或多种。