双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法技术

本发明专利技术涉及双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法。本发明专利技术涉及式(III)(SO3

The production method of double (fluorinated Huang Xianji) imide lithium or double (fluorinated Huang Xianji) imide sodium

The invention relates to a production method of double (fluorinated Huang Xianji) imide lithium or double (fluorinated Huang Xianji) imide sodium. The invention relates to (III) (SO3

【技术实现步骤摘要】
双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法本申请是申请号为201280025447.3、申请日为2012年04月06日、专利技术名称为“双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及双(氟代磺酰基)酰亚胺锂盐或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠盐的制备方法，而且，本专利技术还涉及用于制备双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的中间产物的制备方法，以及由此获得的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠在制造电解质及锂离子或钠离子型电池中的用途。
技术介绍
锂离子或钠离子电池至少包含负极、正极、隔板及电解质。电解质由溶解在溶剂中的锂或钠盐组成，所述溶剂通常为有机碳酸酯的混合物，以具有粘度与介电常数之间的良好折衷。最广泛使用的盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)，其具有许多所需的品质但表现出以氢氟酸气体的形式分解的缺点。这存在安全性问题，尤其是在私人交通工具中即将使用锂离子电池的情况下。因此，已经开发了其它盐，例如LiTFSI(双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂)和LiFSI(双(氟代磺酰基)酰亚胺锂)。这些盐表现出很小的自发分解或不表现出自发分解，而且，对于水解比LiPF6稳定。然而，LiTFSI表现出对铝集流体具有腐蚀性的缺点，LiFSI不存在该情况。因此，LiFSI看来是LiPF6的有前景的替代物。存在若干用于制造双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的已知合成路线。这些路线之一由全氟磺酸与脲的反应组成：此方面参见文献WO2010/113483。随后，将来自该反应的产物溶于水中，并且，以与四丁基铵的盐的形式沉淀出双(氟代磺酰基)酰亚胺。但是，由于该合成路线的总产率非常低，其大规模生产不可行。另一路线在于二氟亚砜与氨的反应：此方面参见文献WO2010/113835。但是，该方法还形成许多副产物，其需要昂贵的纯化阶段。此外，文献WO2009/123328概述了磺酰基酰亚胺化合物的制造。该文献特别描述了氨基硫酸与亚硫酰二氯之间的反应、然后与氯化磺酸的反应，以形成双(氯代磺酰基)酰亚胺，随后，使其经历氟化阶段。但是，双(氯代磺酰基)酰亚胺是不稳定的化合物，其无法承受纯化。由于该原因，直至氟化阶段结束，所存在的杂质仍留存，并且，使得分离更为困难。因此，存在开发使得可以更简单的方式和/或以更好的产率获得LiFSI或NaFSI的方法实际需求。
技术实现思路
本专利技术首先涉及式(III)(SO3-)-N--(SO3-)3C+的双(磺酸(sulphonato))酰亚胺盐的制备方法，其中C+代表单价阳离子，所述方法包括式(I)(OH)-SO2-NH2的氨基硫酸与式(II)(OH)-SO2-X的卤代磺酸的反应并包括与基物(碱性物，base)的反应，其中X代表卤素原子，所述基物为用所述阳离子C+形成的盐。在其中C+为质子H+的情况中，所述基物为水。根据一个实施方式，X代表氯原子。根据一个实施方式，C+代表质子H+、钾离子K+、钠离子Na+、锂离子Li+或铯离子Cs+，优选质子H+、Na+离子和钾离子K+。根据一个实施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸与式(II)的卤代磺酸在包含阳离子C+的非亲核基物的存在下的反应，所述非亲核基物优选为碳酸钾K2CO3或碳酸钠Na2CO3。根据替代实施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸与式(II)的卤代磺酸在第一基物的存在下的反应，以提供式(IV)(OH)-SO2-NH-SO2-(OH)的双(磺酰基)酰亚胺，然后，式(IV)的双(磺酰基)酰亚胺与第二基物反应以获得式(III)的双(磺酸)酰亚胺盐，所述第二基物为用所述阳离子C+形成的盐。根据一个实施方式，所述第一基物为三乙胺且所述第二基物选自氢氧化钾、氢氧化钠和碳酸钾。根据另一替代实施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸与式(II)的卤代磺酸在氯化剂例如亚硫酰二氯的存在下的反应，以在水解后提供式(IV)的双(磺酰基)酰亚胺。根据一个实施方式，所述方法包括式(III)的双(磺酸)酰亚胺盐的纯化阶段，优选通过自水中或者自极性溶剂如醇中的重结晶。本专利技术的另一主题为式(V)F-(SO2)-NH-(SO2)-F的双(氟代磺酰基)酰亚胺酸的制备方法，包括如前所述制备式(III)的双(磺酸)酰亚胺盐，随后进行所述双(磺酸)酰亚胺盐的氟化。根据一个实施方式，所述双(磺酸)酰亚胺盐的氟化包括所述双(磺酸)酰亚胺盐与优选选自氟化氢、二乙胺基三氟化硫和四氟化硫的氟化剂的反应。根据替代实施方式，所述双(磺酸)酰亚胺盐的氟化包括：(a)借助于优选选自亚硫酰二氯、五氯化磷、磷酰氯和草酰氯的氯化剂使所述双(磺酸)酰亚胺盐发生氯化，以获得式(VI)Cl-(SO2)-N-(SO2)-ClC+的双(氯代磺酰基)酰亚胺盐，然后，(b)借助于氟化剂使式(VI)的双(氯代磺酰基)酰亚胺盐发生氟化，以获得式(V)的双(氟代磺酰基)酰亚胺酸，所述氟化剂优选选自氟化氢、二乙胺基三氟化硫、四氟化硫以及氟化盐尤其是氟化锌。本专利技术的另一主题为式(VII)F-(SO2)-N--(SO2)-FM+的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂盐或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠盐的制备方法，其中M代表Li或Na，所述方法包括如前所述制备式(V)的双(氟代磺酰基)酰亚胺酸，然后，使该双(氟代磺酰基)酰亚胺酸与锂基物或钠基物发生反应。本专利技术的非常特别的主题为式(VII)的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂盐的制备方法。根据一个实施方式，所述锂基物或钠基物选自氢氧化锂、氢氧化钠、碳酸锂或碳酸钠。本专利技术的另一主题为电解质的制造方法，包括如前所述制备式(VII)的双(氟代磺酰基)酰亚胺盐并使所述双(氟代磺酰基)酰亚胺盐溶解于溶剂中。本专利技术的另一主题为电池或电池单元(batterycell)的制造方法，包括如前所述制造电解质并将该电解质插入到负极和正极之间。本专利技术的另一主题为式(III)(SO3-)-N--(SO3-)3C+的双(磺酸)酰亚胺盐，其中C+代表单价阳离子。根据一个实施方式，C+代表H+离子或Na+离子或Li+离子或Cs+离子或K+离子，且优选H+离子或Na+离子或K+离子。本专利技术的另外的主题为式(VI)的双(氯代磺酰基)酰亚胺化合物(盐或酸)。该化合物能够在氟化阶段(b)之前分离。本专利技术能够克服现有技术的缺点。更特别地，本专利技术提供了使得可以更简单的方式和/或更好的产率获得LiFSI或NaFSI的方法。这通过开发双(磺酸)酰亚胺及阳离子的三盐的制备方法而完成，所述方法包括在加入至少一种为包含前述阳离子的盐的基物的条件下的氨基硫酸与卤代磺酸的反应。该双(磺酸)酰亚胺三盐可随后用于制备双(氟代磺酰基)酰亚胺，这使得可进而获得LiFSI或NaFSI，其以比现有技术中所提供的合成路线更好的产率而实现。相比于文献WO2009/123328，本专利技术方法包括双(氯代磺酰基)酰亚胺盐(VI)的分离，从而使得可除去在第一阶段期间形成的杂质例如残留的氯磺酸衍生物。本专利技术的另一主题为高纯度的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或高纯度的双(氟代磺酰基)酰亚胺钠。具体实施方式现在，在以下描述中更详细地且没有默示限制地描述本专利技术：本专利技术提供根据以下总体方案以三部分制备双(氟代磺酰基)酰亚胺锂盐：1)(OH)-SO2-N本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含至少99.5重量％的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂，和LiCl、LiF、LiFSO3中的每一种至多为1000ppm的组合物。

【技术特征摘要】
2011.05.24 FR 11.54490;2012.03.23 FR 12.526421.包含至少99.5重量％的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂，和LiCl、LiF、LiFSO3中的每一种至多为1000ppm的组合物。2.权利要求1的组合物，所述组合物不含...

【专利技术属性】
技术研发人员：G施密特，
申请(专利权)人：阿克马法国公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR