[发明专利]一种双氟磺酰亚胺锂的合成方法

说明书

本发明提供合成一种双氟磺酰亚胺锂的方法，步骤如下：一种双氟磺酰亚胺锂的合成方法，其特征在于，合成方法包括以下步骤：1）在氮气氛围中，将双氯磺酰亚胺与有机溶剂充分混合后置入带冷凝器的反应器中，随后向反应器中依次加入氟化锂、液态氟化氢升温进行反应；2）降低反应体系温度用氮气减压置换完全除去残余的氟化氢气体，并在氮气氛围下过滤反应液除去不溶物得到滤液；3）使用高真空减压脱溶法将滤液浓缩4）将浓缩液冷却后加入弱极性溶剂低温重结晶，过滤并在40℃下减压干燥处理后得到纯净的双氟磺酰亚胺锂，本发明使用试剂价廉易得，制备工艺简单，反应迅速且彻底，副产物少且易除去、后处理方式简便，产品纯度高，非常适合工业化生产。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂的合成方法。

背景技术

双氟磺酰亚胺锂具有稳定性高、低温性能优异、水解稳定性好和环境更友好等优点可作为优异的二次锂电池电解质，同时由于其具有优异的导电性能，可用于超级电容器以及铝电解电容器等；还可用作路易斯酸催化剂使用，具有重要的工业化生产价值。

现有技术中，对于双(氟磺酰)亚胺锂的制备主要有以下报道:

中国CN101747242报道了双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，在氮气的保护下将氨基磺酸、二氯亚砜、氯磺酸进行反应生成双（氯磺酰）亚胺，收率为82%；又将双（氯磺酰）亚胺在氮气保护下与无水三氟化锑、乙腈反应生成双（氟磺酰）亚胺钾，收率为78%；随后将91.5克(-0.42mol)的双(氟磺酰)亚胺钾与高氯酸锂的乙睛溶液150ml(含36.2克高氯酸锂)反应，经过重结晶、干燥后得到62克(0.33mol)双(氟磺酰)亚胺锂，收率为79%，最终产品总收率50.5%。此方法必须在真空箱中操作，成本高，双(氟磺酰)亚胺锂的收率仅（50.5%），原料易溶于有机溶剂，无法获得高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂。

中国专利申请号为201280010507.4的专利申请公开了一种含氟磺酰亚胺盐的制造方法，所述制造方法通过使N,N-二(氟磺酰基)亚胺铵盐等含氟磺酰亚胺铵盐与氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠等碱金属氢氧化物在减压下，40℃左右的低温进行反应，得到N,N-二(氟磺酰基)亚胺锂盐、N,N-二(氟磺锂基)亚胺钾盐、N,N-二(氟磺酞基)亚胺钠盐等含氟磺酞亚胺碱金属盐。但是，所述制造方法存在原料不易得到的缺陷，反应过程产生大量的热，产物有受热分解的可能性，不适合工业化生产。

中国专利CN103524387A报道的双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，先采用氯化亚砜、氨基磺酸、氯磺酸在一个反应容器中进行反应，不进行双氯磺酰亚胺化合物(HN [SOzCl]z)产物的分离，直接加入氯化亚砜和无水锂盐进行反应制得双氯磺酰亚胺锂盐，移除氯化亚砜溶剂后，加人有机溶剂，少量三乙胺，利用无水氟化锌进行氟化反应，过滤，滤液蒸干或重结晶并减压干燥后得到双氟磺酰亚胺锂盐。反应步骤过于繁琐，且试剂种类较多，有更大几率引入其他杂质，此反应的氟化剂氟化锌反应形成的氯化锌易残存于溶剂中，使最终得到的产品不纯。

中国CN103664712A报道的双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，浓硫酸、KN(SO2F)2、二氧化硅混合搅拌，通入氮气，常压蒸馏得到粗品HFSI，然后蒸馏塔精馏得到纯品HFSI，碳酸锂与去离子水配成悬浊液，然后缓慢滴加HFSI水溶液，50℃左右，PH=6-6.3，停止反应，将反应液喷雾干燥，得到固体粉末，然后在约200℃高、1-6Pa真空干燥，最后得到纯品LiFSI。HFSI与碳酸锂在水环境中反应，反应放热，产品在水溶液中很容易发生分解反应，且水的带入使脱溶干燥变得很困难。

JP2013091524对LiFSI的稳定性进行了较系统的研究，发现LiFSI在温度超过40℃的环境中，分解速度加快，并且水分越大，分解越快。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，本发明使用试剂价廉易得，制备工艺简单，反应迅速且彻底，副产物少且易除去、后处理方式简便，产品纯度高，非常适合工业化生产。