[发明专利]一种利用氯磺酰异氰酸酯制备双氟磺酰亚胺锂的方法

说明书

本发明公开了一种利用氯磺酰异氰酸酯制备双氟磺酰亚胺锂的方法，包括如下步骤：1)通过滴加箱将氯磺酰异氰酸酯分批加入到氯磺酸中反应获得双氯磺酰亚胺；2)将双氯磺酰亚胺和氟化氢反应获得双氟磺酰亚胺；3)将双氟磺酰亚胺和含锂化合物反应，并通过过滤装置进行固液分离，得到双氟磺酰亚胺锂盐。本发明的反应原料易购得，反应条件相对温度，在制备过程中，在第一步的缩合反应中通过滴加箱控制原料氯磺酰异氰酸酯的滴加速率，保证反应速率，降低副产物，在第三步的锂化反应中，采用过滤装置对产物进行固液分离，将产物中的固相杂质去除，有效提高最终产物的质量，从而能够得到品质高纯度高的双氟磺酰亚胺锂产品，实现工业化生产。

技术领域

本发明属于双氟磺酰亚胺锂制备技术领域，具体为涉及一种利用氯磺酰异氰酸酯制备双氟磺酰亚胺锂的方法。

背景技术

双氟磺酰亚胺锂(简称LiFSI)作为一种重要的锂离子电池电解液添加剂，具有电化学稳定性好、耐水解性好以及电导率高等特点，可以在电解液中普遍使用，尤其在动力电池中，可改善动力电池的循环性能以及倍率性能。双氟磺酰亚胺锂是使用于锂电池电解液中的新型电解质锂盐，对环境友好，且安全性能好，具备了产业化应用的基本条件。与传统的锂盐六氟磷酸锂相比，双氟磺酰亚胺锂中锂离子更加容易解离，因此具有更高的电导率；双氟磺酰亚胺锂分解温度高于200℃，热稳定性和安全性能明显优于锂盐六氟磷酸锂；另外在改善高温存储、低温放电等性能方面也有独特效果，且具有与电极良好的相容性等优良特性，因此，双氟磺酰亚胺锂在锂离子电池中是一个具有良好前景的电解质。

双氟磺酰亚胺锂不同于传统意义的材料，作为锂离子二次电池电解质，需要满足高纯度、无水等苛刻要求；尤其是水分引入后，通过升温带水、干燥除水直至分解都很难彻底除去，即使能除去也需损失较大的收率。目前，国内外报道的双氟磺酰亚胺锂制备技术主要包括以下几种:

1)先合成双氯磺酰亚胺，然后与氟化铵反应得到二(氟磺酰基)亚胺铵盐，再与氢氧化锂进行阳离子交换反应制得双氟磺酰亚胺锂，其缺点在于离子交换难以进行彻底，且反应在含水体系进行，水分难以去除彻底，而水的存在将导致锂盐受热时变质分解；

2)采用双氯磺酰亚胺直接与氟化锂反应制备双氟磺酰亚胺锂，会产生大量腐蚀性气体HF，产物中同时含有氟化氢、氟化锂和双氟磺酰亚胺锂，不易分离，而残留在电解质中的HF最终会对锂电池造成不良影响；

3)以纯化的双氟磺酰亚胺钾与高氯酸锂金属交换制备双氟磺酰亚胺锂，产品中钾离子残留往往很高，影响了双氟磺酰亚胺锂的实际应用，且存在一定的爆炸风险；

4)超低温水溶液中双氟磺酰亚胺直接与碳酸锂反应制备双氟磺酰亚胺锂，这种方法不但能耗高，同时因为双氟磺酰亚胺锂具有良好的水溶解性，萃取效率非常低，同样存在水分去除不彻底的问题。

上述各种方法制造的双氟磺酰亚胺锂纯度很难达到电池级的标准，且无法直接产业化应用，为此我们提出一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种利用氯磺酰异氰酸酯制备双氟磺酰亚胺锂的方法。本发明以氯磺酰异氰酸酯为原料制备双氟磺酰亚胺锂，原料易购得，反应条件相对温度，整个生产制备方法的操作简单，易于控制，对环境的影响污染较小，而且在制备过程中，在第一步的缩合反应中通过滴加箱控制原料氯磺酰异氰酸酯的滴加速率，从而更能保证缩合反应的速率，降低产物中副产物的量，而在第三步的锂化反应中，采用过滤装置对产物进行固液分离，将产物中的固相杂质去除，有效提高最终产物的质量，从而能够得到品质高纯度高的双氟磺酰亚胺锂产品，实现工业化生产。

一种利用氯磺酰异氰酸酯制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：