[发明专利]纯化的双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)产物、纯化粗制LiFSI的方法以及纯化的LiFSI产物的用途

说明书

从粗制双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)中去除目标杂质以制备纯化的LiFSI产物的方法。在一些实施方案中，纯化方法包括使粗制LiFSI与第一无水有机溶剂接触，以产生包含LiFSI和目标杂质的溶液，其中LiFSI是可溶的，并且杂质是基本上不溶的。在一些实施方案中，向溶液中添加第二无水有机溶剂以使目标杂质沉淀，然后将其过滤以获得滤液。在一些实施方案中，从滤液中去除溶剂以获得包含LiFSI的固体物质，然后将其与第三无水有机溶剂接触，LiFSI不溶于所述第三无水有机溶剂。然后可以从第三无水有机溶剂中分离LiFSI以获得纯化的LiFSI产物。还公开了纯化的LiFSI产物和利用纯化的LiFSI产物的电化学装置以及其他。

相关申请数据

本申请要求2018年11月16日提交的、并且标题为“PROCESS FOR THEPURIFICATION OF LITHIUM BIS(FLUOROSULFONYL)IMIDE(LiFSI)”的美国临时专利申请序列号62/768,447的优先权的权益，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及双(氟磺酰基)亚胺锂(lithium bis(fluorosulfonyl)imide)(LiFSI)的领域。特别地，本发明涉及纯化的LiFSI产物、纯化粗制LiFSI的方法以及纯化的LiFSI产物的用途。

背景

双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)由于其理想的物理化学性质和电化学性质已经被报告用作基于锂的电池的导电盐。LiFSI具有131℃的熔点并且在高达200℃是热稳定的。与六氟磷酸锂(LiPF₆)相比，它表现出对水解的极其优异的稳定性，六氟磷酸锂是常用于锂离子电池中的电解质的盐。由于其独特的性能，LiFSI作为锂离子电池中的电解质/添加剂已经引起广泛的关注，所述独特的性能诸如优异的溶解性、与基于LiPF₆的电解质相当的离子导电性、成本效益、环境友好性和良好的固体电解质界面(SEI)形成性能。用于电池电解质的LiFSI的纯度水平对使用基于LiFSI的电解质的电池的操作和循环寿命可能是至关重要的。然而，许多用于合成LiFSI的商业工艺产生副产物，这些副产物保留在由合成工艺产生的粗制LiFSI中。LiFSI中的主要杂质是氟化锂(LiF)、氯化锂(LiCl)、硫酸锂(Li₂SO₄)、氟磺酸锂(LiFSO₃)和酸性杂质，例如氟化氢(HF)。在电池中使用LiFSI之前，这些杂质必须被去除或者被降低到多种可接受的水平。然而，去除它们可能是挑战性的。

公开内容的概述

在实施方式中，本公开内容涉及一种从包含LiFSI和一种或更多种目标杂质的粗制双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)中去除一种或更多种目标杂质以便制备纯化的LiFSI产物的方法。该方法包括在惰性条件下使粗制LiFSI与至少一种第一无水有机溶剂接触，以产生包含LiFSI和一种或更多种目标杂质的溶液，其中在室温，LiFSI是可溶于至少一种第一无水有机溶剂的，并且一种或更多种目标杂质中的每一种基本上不溶于至少一种第一无水有机溶剂；向溶液中加入至少一种第二无水有机溶剂，以便使至少一种目标杂质沉淀，其中LiFSI和一种或更多种目标杂质中的每一种基本上不溶于至少一种第二无水有机溶剂；从溶液中过滤出一种或更多种目标杂质中的每一种的不溶性部分以便产生滤液；从滤液中去除溶剂以便获得固体物质(solid mass)；将固体物质与至少一种第三无水有机溶剂接触，LiFSI基本不溶于至少一种第三无水有机溶剂；以及从至少一种第三无水有机溶剂中分离LiFSI以获得纯化的LiFSI产物。

附图简述

出于说明本发明的目的，附图示出了本发明的一种或更多种实施方案的方面。然而，应当理解，本发明不限于附图中所示的精确布置和手段，其中：

图1是图示了根据本公开内容的方面的纯化双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)的多途径方法的流程图；和