[发明专利]一种氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及一种氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的制备方法及其产品和应用。所述制备方法包括：三甲基硅基氯磺酰亚胺与六氟磷酸碱金属盐反应得到的磺酰二氟磷酰亚胺碱金属盐经含氟锂盐氟化后得到氟磺酰二氟磷酰亚胺锂。该制备方法采用较廉价的原料替代现有技术中活性较强的POCl₃，仅仅两步反应得到氟磺酰二氟磷酰亚胺锂，且整个过程避免水分的引入，副反应较少，中间体只需简单提纯，将产品的产率提高至85％以上，产品纯度提高至99.9％以上，且生产成本较低，反应条件温和，增大了工业化生产的可行性。所得到的产品可应用于锂离子电池锂盐电解质材料，显著提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及有机化学技术领域，尤其涉及一种氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的制备方法及其产品和应用。

背景技术

氟磺酰二氟磷酰亚胺锂，由于其电导率较高，结构较稳定，且对集流体腐蚀性较低，能显著改善电解液的循环性能，有可能成为一种新型锂盐广泛应用于锂离子电池电解液中，WO2016/133169A1和WO2016/088766A1公开了含氟磺酰磷酸亚胺锂在电解液中的应用，而现有技术中关于氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的制备方法的报道较少，需要开发较经济的制备方法。

周志彬等人在专利CN102617414B中公开了含氯磺酰/磷酰亚胺碱金属盐的制备方法：先采用全氟烷基氟亚磺酸盐与羟胺氧磺酸在缓冲剂作用下反应得到全氟烷基磺酰胺盐，将提纯的全氟烷基磺酰胺盐与[(CH₃)₃Si]₂NH反应生成三甲基硅基全氟烷基磺酰亚胺，再与POCl₃反应得到(二氯磷酰)(全氟烷基磺酰)亚胺盐，最后经氟化剂氟化得到(二氟磷酰)(全氟烷基磺酰)亚胺盐，合成路线如下：

该方法步骤较多，不仅多步反应导致总产率较低，而且中间体提纯较繁琐，引入的水分对产品品质影响较大，成本也较高，不适合工业化生产。

目前尚没有步骤更少、成本更低且产品产率和纯度更高的制备氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的方法适用于工业化生产。

发明内容

鉴于现有技术中制备氟磺酰二氟磷酰亚胺锂步骤较多，操作复杂，产品产率和纯度不高等问题，本发明的目的之一在于提供一种较简单的氟磺酰二氟磷酰亚胺锂制备方法，不仅操作简单，而且产率和纯度均较高，适用于工业化生产。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的制备方法，所述制备方法包括：三甲基硅基氯磺酰亚胺与六氟磷酸碱金属盐反应得到的氯磺酰二氟磷酰亚胺碱金属盐经含氟锂盐氟化后得到氟磺酰二氟磷酰亚胺锂。

本发明所述的“包括”，意指其除所述步骤外，还可以包括其他步骤，这些其他工艺步骤赋予所述制备方法不同的路径，本发明包含了原料不直接是三甲基硅基氯磺酰亚胺的方法，以其他任何原料经过任何现有技术的方法得到中间产物三甲基硅基氯磺酰亚胺并进一步与六氟磷酸碱金属盐反应得到的氯磺酰二氟磷酰亚胺碱金属盐经含氟锂盐氟化后得到氟磺酰二氟磷酰亚胺锂的方法都属于本发明的保护范畴，也就是说可以是中间产物，其具体制备方法可以是现有技术中的任何方法。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”。

优选地，所述制备方法包括如下步骤：

(1)惰性环境下，将六甲基二硅氧烷加入氨基磺酰氯和/或氨基磺酰氟的非质子极性溶剂中，加热进行第一次回流反应后，加入六氟磷酸碱金属盐的有机溶液，进行第二次回流反应，除去溶剂和副产物，得到磺酰二氟磷酰亚胺碱金属盐；

(2)将步骤(1)所得磺酰二氟磷酰亚胺碱金属盐溶解于非质子极性溶剂中，惰性环境下，加入含氟锂盐，氟化后，分离得到氟磺酰二氟磷酰亚胺锂。