[发明专利]一种连续制备2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐的方法及反应装置

说明书

本发明公开了种连续制备2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂盐的方法及反应装置，涉及2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂盐的制备领域，包括三氟乙酸酐和二氨基马来腈生成2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑，2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑在与碳酸锂反应生成2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂盐。本发明克服现有间歇反应的不足，提供一种可连续生产，效率较高的制备2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂盐的方法及反应设备。

技术领域

本发明属于2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐的制备领域，尤其是连续制备2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐的方法及反应装置。

背景技术

含氟锂盐是锂电池电解液的主要原料，目前使用最为广泛，市场占有率最高的含氟锂盐为LiPF6(六氟磷酸锂)，但LiPF6存在热稳定性和化学稳定性差、对水分敏感等问题，因此需要合成新含氟型锂盐。对电解液来讲，导电锂盐的电导率是首先要考虑的因素。阴离子结构直接影响锂盐性能，阴离子半径越大，锂盐的晶格越小，在有机溶剂中的溶解度越高，电解液的电导率也越大。因此新型导电锂盐的研究更偏向于增大阴离子半径，并且使阴离子电荷更趋于分散。基于这一理论思路，科研人员开发了新型咪唑基含氟锂盐，如LiTDI(2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐)、LiPDI(2-五氟乙基-4,5-二氰基咪唑锂盐)、LiHDI(2-七氟丙基-4,5-二氰基咪唑锂盐)。咪唑基含氟锂电池锂盐与LiPF6相比，具有更好的热稳定性能，可在4.5V以上电压下稳定存在，极易溶于碳酸丙烯酯(PC，锂电子电池电解液常用溶剂)中，当浓度为0.1～1mol/L时，其离子电导率高达10-2～10-3S/cm，具有较高的锂离子迁移数，能满足商品化正极材料的充放电需求。

根据文献报道( Electrochim. Acta 55 (2010) 1450、CN104447564B、CN106008262B)，咪唑基含氟锂盐的合成方法有以下三种路线(以2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐为例)：

路线一：

路线二：

路线三：

上述文献主要报道的合成方法及制备工艺路线，均为间歇操作，不利于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有间歇反应的不足，提供一种可连续生产，效率较高的制备2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐的方法及反应设备。

一种连续制备2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐的方法，包括以下5个阶段：

第一阶段三氟乙酸酐与二氨基马来腈生成2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑，减压蒸去反应溶剂及副产，水相碳酸锂悬浊液加入2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑中，中和反应得到2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐；

第二阶段为2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐水溶液通过脱色装置；

第三阶段为2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐在冷却装置中重结晶；

第四阶段为过滤装置得到2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐固体；

第五阶段为制成2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐悬浊液，在流化床真空干燥一体机中干燥得到2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂盐成品。

进一步的技术方案：第一阶段二氨基马来腈和三氟乙酸酐摩尔比为1:1.05～1.1，反应温度为为20～70℃，所用溶剂包括有乙腈、苯甲醚、甲基叔丁醚中的一种或几种的混合物，装置为反应脱溶装置。

进一步的技术方案：第二阶段脱色装置的脱色剂采用活性炭或脱色硅胶，脱色过程中脱色温度为50～70℃。