[发明专利]N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种N‑三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法及应用，所述添加剂是由苯乙烯磺酸钠及其衍生物作为反应的起始原料，通过与酰氯化试剂进行氯化反应和氨化试剂进行氨解反应，对苯乙烯磺酰胺及其衍生物与三氟甲磺酰酐进行加成反应得到N‑三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺及其衍生物，与有机碱性钾盐进行酸碱反应，N‑三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺钾及其衍生物与锂盐进行置换反应得到最终产物。当作添加剂在电解液中使用，可以提高电解液的导电性能，在充放电过程中能够在负极表面形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液的分解，有效改善锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及电解液添加剂的制备和应用领域，具体涉及一种N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法。

背景技术

锂离子电池已成功走进我们的生活，随着社会的进步和人们物质水平的提高，人们对锂离子电池的要求越来越高。目前商业化电池在充放电过程中，有机溶剂会与电极材料发生反应，造成电解液的减少和电池容量的衰减，对电池的寿命造成较大的影响。电解液作为电池中很重要的组成部分，可以通过改变电解液的成分来改善电池的性能。N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物作为添加剂应用到电解液里，可以提高电解液的导电性能，在充放电时可以在电池负极表面形成稳定的SEI膜，可以抑制电解液的分解，可以减缓电池容量的衰减，N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物作为添加剂应用到电池里会明显改善电池的循环性能。

目前N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的提纯技术不成熟，使得原料成本高，反应时间长和反应产率不理想。

发明内容

本发明的目的是鉴于上述现有技术的问题，经过研究，提供一种N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法及应用。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种添加剂，结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄包含氢原子、卤素原子(F、Cl、Br、I)和C1～C4的烷基；

m、n、x、y优选为0～1。

上述的一种添加剂，化学名是N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物。

上述的N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法，其特征在于，所述合成方法包含依次进行的以下步骤：

1)取原料苯乙烯磺酸钠及其衍生物加入酰氯化试剂进行氯化反应，减压浓缩去除多余的酰氯化试剂后直接与氨化试剂进行氨解反应得到对苯乙烯磺酰胺及其衍生物，化学反应如下：

2)在氮气保护下，取对苯乙烯磺酰胺及其衍生物和三氟甲磺酰酐进行加成反应，有机胺提供碱性环境，加入少量的DMAP(4-二甲氨基吡啶)作为催化剂使用，得N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺及其衍生物，化学反应如下：

3)取N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺及其衍生物溶解在醇类溶液中，得体系1；取无机碱性钾盐溶解在水中，得体系2；取体系2溶液，缓慢滴加到体系1醇类溶液进行酸碱反应，得N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺钾及其衍生物，化学反应如下：

4)取N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺钾及其衍生物与锂盐在有机溶剂中进行置换反应，得N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂，化学反应如下：