[发明专利]一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐的合成方法

说明书

本发明涉及一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐的合成方法，属于精细化工技术领域。所述方法首先向反应器中加入无水氯化钙和醇类，抽真空，控制反应器内温度为‑40～25℃，通入过量的磺酰氟类化合物，搅拌，控制温度为‑40～70℃，压力为0.05～0.15MPa，反应2～3h；反应结束排出未反应磺酰氟类化合物的后蒸馏，得到酯类化合物；向所述酯类化合物中加入碱金属氢氧化物，搅拌，0.05～0.15MPa，20～70℃下，反应2～5h，反应结束后过滤，干燥后得到一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐。有效的提高了反应的收率，并避免常规方法中杂质的引入；反应后处理简单，减少合成过程中污染。

技术领域

本发明涉及一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐的合成方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

三氟甲磺酸碱金属盐包括三氟甲磺酸锂、三氟甲磺酸钠、三氟甲磺酸钾和三氟甲磺酸铷，其中三氟甲磺酸锂(CF₃SO₃Li)作为固体电解质使用时，其稳定的阴离子会使电解质和阴极材料界面间的钝化层结构和组成得到改善，有利于电解质、钝化膜和电机的稳定，因此其生产和应用成为研究热点。

目前，三氟甲磺酸锂的生产技术主要由日本和美国控制，国外的生产厂商有日本中央硝子、美国3M公司等，但公开的技术较少。日本公开专利JP2005-232040中提出的生产方法如下：首先由甲基磺酸氯与氟化钾反应生成甲基磺酰氟，之后将甲基磺酰氟和液态氟化氢加入电解槽中进行电解，生成的三氟甲磺酰氟与碳酸锂水溶液或者碳酸锂悬浊液反应，生成粗品三氟甲磺酸锂溶液。该方法无法保证碳酸锂能够完全去除，会导致产品纯度较低。

有的研究中，使用氢氧化锂(LiOH)与三氟甲磺酰氟反应制备三氟甲磺酸锂。但是该制备方法存在如下问题：一、氢氧化锂不足时，会生成三氟甲磺酸。三氟甲磺酸锂中即使含有微量的三氟甲磺酸，也会影响电池特性，降低其稳定性。二、如果LiOH过量，因氢氧化锂会形成水合物，因此会造成水分无法完全除去；另一方面，氢氧化锂纯度较低，生成的三氟甲磺酸锂纯度也无法达标，这样会对电池的性能产生影响。此外，也可以利用三氟甲磺酸与碳酸锂反应制备三氟甲磺酸锂，但是该反应容易造成碳酸锂残留，严重影响电池的导电性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐的合成方法，所述方法操作简单、收率高、条件温和且成本较低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐的合成方法，所述方法步骤包括：

(1)向反应器中加入无水氯化钙和醇类，抽真空，控制反应容器内温度为-40～25℃，通入过量的磺酰氟类化合物，搅拌，控制温度为-40～70℃，压力为0.05～0.15MPa，反应2～3h；反应结束排出未反应的磺酰氟类化合物后蒸馏，得到酯类化合物；

其中，所述磺酰氟类化合物为三氟甲基磺酰氟或甲基磺酰氟。

优选的，步骤(1)中所述磺酰氟类化合物、醇类和无水氯化钙的摩尔比为1～8：1：0.5～2.0。若磺酰氟类化合物用量小，则不足以溶解氯化钙，反之，生成的酯类化合物中容易混入较多醇类。

优选的，步骤(1)中所述醇类为甲醇或乙醇。

(2)向所述酯类化合物中加入碱金属氢氧化物，搅拌，0.05～0.15MPa，20～70℃下，反应2～5h，反应结束后过滤，干燥后得到一种三氟甲磺酸碱金属盐或甲磺酸碱金属盐。

优选的，步骤(2)中所述酯类化合物和碱金属氢氧化物的摩尔比为1：1.0～3.0。

优选的，步骤(2)中所述碱金属氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，步骤(2)中干燥时采用喷雾干燥。