[发明专利]一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法、锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池电解质技术领域，具体而言，涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法、锂离子电池。双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括：将双氯磺酰亚胺、氟盐和非水溶剂混合并反应，反应完成后分离提纯，得到双氟磺酰亚胺溶液；将锂源和所述双氟磺酰亚胺溶液混合并反应，反应完成后分离提纯，得到双氟磺酰亚胺锂；所述氟盐包括氟化铵、氟化钠和氟化钾中的至少一种。该方法工艺流程短，反应过程中废弃物少，并且该反应在非水体系中进行，能够避免引入水汽。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解质技术领域，具体而言，涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法、锂离子电池。

背景技术

电解质锂盐决定了锂离子电池电解液的基本理化性能，随着动力电池高镍化、高电压化的趋势，双氟磺酰亚胺锂（Lithium bis(fluorosulfony)imide，LiFSI）也正在成为众多电池和电解液企业的新选择。LiFSI具有耐水解性好、分解温度高、热稳定性好、电导率高等优点，因此其应用到电解液中可以明显提高电池的常温循环、高低温循环、倍率等。更重要的是，它对环境友好，且安全性能更高。

而目前常用的电解质锂盐为六氟磷酸锂。这两者对比来说，LiFSI分解温度在200℃以上，对比六氟磷酸锂的60℃分解温度来说，LiFSI的热稳定性和安全性能更好；且锂离子更容易脱离，因此具有更高的电导率。同时，其在耐水解性方面更优越，且无氟化氢生成，能够在很大程度上缓解正极材料的腐蚀，从而延长电池的循环寿命。因此，双氟磺酰亚胺锂在锂离子动力电池中是一种非常具有前景的电解质盐及燃料电池中的电解液添加剂。

不同于传统意义的材料，双氟磺酰亚胺锂作为锂离子二次电池的重要组成电解质，需要满足高纯度、无水等苛刻要求。尤其是水分引入后，电解液体系中可能发生的不良副反应很难通过升温、干燥或分解除去。

目前，双氟磺酰亚胺锂的制备方法主要包括两大类：以氯磺酸为初始原料再经氟化和锂化反应的三步法，以及，以硫酰氟为初始原料再经锂化的二步法。然而，这两种方法存在反应流程长、废弃物多，反应在水溶液体系中进行、容易引入杂质及水汽等问题。

因此，提供一种双氟磺酰亚胺锂的新的制备方法具有重要意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，该方法工艺流程短，反应过程中废弃物少，并且该反应在非水体系中进行，能够避免引入水汽。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括如下步骤：

（a）、将双氯磺酰亚胺、氟盐和非水溶剂混合并反应，反应完成后分离提纯，得到双氟磺酰亚胺溶液（双氟磺酰亚胺的非水溶剂溶液）；

（b）、将锂源和步骤（a）中得到的所述双氟磺酰亚胺溶液混合并反应，反应完成后分离提纯，得到双氟磺酰亚胺锂；

其中，所述氟盐包括氟化铵、氟化钠和氟化钾中的至少一种。

该方法工艺流程短，反应过程中废弃物少，产物中杂质少，适合大批量生产；并且，该反应在非水体系中进行，能够避免引入水汽，还简化了去除水的步骤。

具体地，在步骤（a）中，双氯磺酰亚胺（NH(SO₂Cl)₂）和氟盐反应生成双氟磺酰亚胺（NH(SO₂F)₂）。

当氟盐采用氟化铵时，反应方程式如下：