[发明专利]一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法

说明书

为解决现有技术中双氟磺酰亚胺锂应用在锂电池电解液中腐蚀电极，劣化电池稳定性的问题，本发明提供一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法，制备方法包括反应物采用KFSI和硝酸锂进行反应制备得到双氟磺酰亚胺锂组合物，制备得到的双氟磺酰亚胺锂组合物含有20ppm‑1000ppm的硝酸根，在应用于锂二次电池电解液时，微量的硝酸根抑制双氟磺酰亚胺锂对电极集流体的腐蚀，大幅度降低铝集流体的腐蚀，提高其循环寿命，降低电池长期循环体积膨胀率，提高电池稳定性和安全性能。

技术领域

本发明属于双氟磺酰亚胺盐技术领域，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法。

背景技术

双氟磺酰亚胺锂简写为LiFSI，化学式是LiN(SO₂F)₂，双氟磺酰亚胺锂具有耐高温特性，而且其低温性能也很优异，同时又具有水中稳定性好和环境更友好等优点，被广泛应用于锂离子电池的电解液中，能有效降低形成于电极表面上SEI层在低温下的高低温电阻，降低锂离子电池在放置过程中的容量损失，从而提供高容量电池，提高电池的电化学性能。双氟磺酰亚胺锂LiFSI是锂离子电池、超级电容器等新能源器件中关键的高性能电解质材料，具有很高的产业化应用价值。

大多数LiFSI的合成方法是先合成双氯磺酰亚胺HClSI，然后由其与氟代金属盐MFx反应，制备相应的双氟磺酰亚胺盐中间体，该中间体再与氢氧化锂 LiOH或碳酸锂Li₂CO₃进行阳离子交换制得LiFSI,如专利US2013331609、 US2012041233、EP2415757、US2011034716、CN101747242A，这些方法的缺陷在于交换达到平衡后很难继续进行完全，未反应完全的中间体难以与LiFSI完全分离，从而无法得到高品质的产品。此外，有文献报告采用高氯酸锂和双氟磺酰亚胺钾在乙腈体系中发生复分解反应制备双氟磺酰亚胺锂，该工艺采用高氧化性的高氯酸锂，且生成的副产高氯酸钾难以彻底去除干净，存在易爆且杂质含量高的问题，因此生产上无法采用。因此如何生产杂质含量少、杂质无害的 LiFSI便成为各厂家面临的难题。

双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)作为锂盐或添加剂应用于锂电池电解液，制备的二次电池具有有较好的热稳定性，可以改善电池的安全性能。但当双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)摩尔比较大，在电池充电和放电期间会腐蚀电极集流体，发生副反应，劣化锂离子二次电池的稳定性。

发明内容

针对现有技术双氟磺酰亚胺锂制备方法中双氟磺酰亚胺锂分离困难、杂质含量多，且双氟磺酰亚胺锂应用在锂电池电解液中腐蚀电极，劣化电池稳定性的问题，本发明提供一种双氟磺酰亚胺锂的组合物及其制备方法。

一方面，本发明提供一种双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，包括以下步骤：

1)KFSI溶解到溶剂c中得到溶液A；

2)硝酸锂溶解到溶剂e中得到溶液B；

3)溶液A与溶液B混合搅拌，然后加热进行反应，反应完成后过滤，得到双氟磺酰亚胺锂粗品溶液；

4)对步骤3)中双氟磺酰亚胺锂粗品溶液过阳离子树脂，进行阳离子除杂、第一次浓缩干燥，得到双氟磺酰亚胺锂粗品固体；

5)将步骤4)中双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中得到溶液D，之后进行过滤、纯水洗涤，收集有机相再进行第二次浓缩干燥，最后加非极性有机溶剂分散结晶得到硝酸根含量20ppm～1000ppm的双氟磺酰亚胺锂组合物。

优选的，所述步骤1)中以溶液A的质量为100％计，所述KFSI质量百分含量为10％～80％；

所述步骤2)中以溶液B的质量为100％计，所述硝酸锂质量百分含量为 5％～50％；

所述步骤3)中加热温度为20℃～60℃。

优选的，所述步骤3)中加热温度为45℃～60℃。