一种高纯度双（氟磺酰）亚胺锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度双（氟磺酰）亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：以纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)为原料，在酯类、酮类、醇类、醚类、碳酸酯类或腈类反应溶剂中，与磺酸锂(RSO3Li)复分解反应得到双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液，其中，所述磺酸锂(RSO3Li)中的R为Ar或CnHxFyOz，其中n≥1，x、y、z≥0，根据所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)在反应溶剂中的溶解度对所述R进行调节；对粗品溶液进行过滤，浓缩，向浓缩液中加入醚类有机溶剂，过滤，浓缩，向浓缩液中加入低极性非质子有机溶剂，静置结晶干燥即得，以上制备步骤在惰性气体的保护下进行无水操作。本发明专利技术提供的制备方法具有工艺简单，底物选择广泛、成本低以及产物纯度高的特点。

Preparation method of high purity bis (fluorosulfonyl) imine lithium

The present invention discloses a preparation method of high purity double (fluorsulfonyl) imide lithium, including the following steps: using difluorsulfonyl imide salt (MFSI) with purity of more than 99.9% as raw material, in the reacting solvent of esters, ketones, alcohols, ethers, carbonates or nitriles, and reacting with lithium sulfonate (RSO3Li) to get difluorosulfonyl (fluorsulfonyl). The R of lithium sulfonate (RSO3Li) is Ar or CnHxFyOz, in which n is more than 1, x, y, z > 0, and the said R is regulated by the solubility of the difluoresulenide imide salt (MFSI) in the reaction solvent; the crude solution is filtered, condensed, and the ether organic solvent is added to the concentrate to filter, A low polar non proton organic solvent is added to the concentrated solution, and it is obtained by static crystallization drying, and the above preparation step is operated under the protection of inert gas. The preparation method of the invention has the advantages of simple process, wide substrate selection, low cost and high purity of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法
本专利技术涉及一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，属于化学合成

技术介绍
双(氟磺酰)亚胺锂可用于多种领域，例如，可作为锂离子电池电解液添加剂，改善锂离子电池循环性能，也可以作为一次电池用电解质使用；可作为聚合反应催化剂；也可用于工业领域内抗静电剂使用。已有的研究结果表明，六氟磷酸锂(LiPF6)是当前比较成功的商用锂盐电解质，但是LiPF6热稳定和化学稳定性较差，而双(氟磺酰)亚胺锂相比就具有较好稳定性，且其低温性能优异，水解稳定性好，因此双(氟磺酰)亚胺锂有潜力替代六氟磷酸锂成为新一代的二次锂离子电池。因此，能够简单的制备高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂成为近年来锂离子电池电解液领域的主要方向。现有技术中，对于双(氟磺酰)亚胺锂的制备主要有以下报道：针对双(氟磺酰)亚胺锂的制备，国内外见报道的主要是在低温下双(氟磺酰)亚胺与碱性锂盐反应得到双(氟磺酰)亚胺锂(CN201510261089、CN201610288440、CN103664712A、EP2415757、EP2439173、US20120020867)。该方法操作条件苛刻，由于酸碱中和会剧烈放热，所以需要在低温下反应，甚至要在-78℃下进行，因此这种操作不仅存在安全隐患，而且操作更加耗能。除了利用酸碱中和的方式得到双(氟磺酰)亚胺锂，中国专利(CN101747242)报道了利用双(氟磺酰)亚胺钾与高氯酸锂在乙腈中发生复分解反应得到双(氟磺酰)亚胺锂。该方法需要在真空箱中操作，使得操作难度增加，也很难保证反应完全，得不到高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂。中国专利(CN105523970A)也报道了利用纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺金属盐为原料与四氟硼酸锂或高氯酸锂反应，再经过纯化结晶得到高纯度双(氟磺酰)亚胺锂。但该方法首先四氟硼酸锂与高氯酸锂成本较高，其次高氯酸锂比较危险，使反应的安全得不到保证，最重要一点是由于四氟硼酸锂与高氯酸锂在溶剂中有很大的溶解度，导致双(氟磺酰)亚胺锂中残留的四氟硼酸锂与高氯酸锂难以分离，导致除锂以外的金属离子容易超标，并且不易提纯。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种制备方法简单，底物选择广泛、成本低以及产物纯度高的双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：(1)以纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)为原料，在酯类、酮类、醇类、醚类、碳酸酯类或腈类反应溶剂中，与磺酸锂(RSO3Li)复分解反应得到双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液，其中，所述磺酸锂(RSO3Li)中的R为Ar或CnHxFyOz，其中n≥1，x、y、z≥0，根据所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)在反应溶剂中的溶解度对所述R进行调节；(2)过滤上述双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液中的不溶物，减压蒸馏浓缩，得到双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液；(3)向上述双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液中加入醚类有机溶剂，过滤浓缩，向此时的浓缩液中加入低极性非质子有机溶剂，静置结晶，干燥，得到目标产物高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂；以上制备步骤在惰性气体的保护下进行无水操作。所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)中的M为一价金属离子、二价金属离子或三价金属离子。步骤(1)中，所述反应溶剂的水分含量≤200ppm；所述反应溶剂的用量为50～200ml/10g双(氟磺酰)亚胺盐；所述双(氟磺酰)亚胺盐与磺酸锂(RSO3Li)的摩尔配比为1～1.2：1～1.5。步骤(1)中，所述反应溶剂的用量为50～100ml/10g双(氟磺酰)亚胺盐；所述双(氟磺酰)亚胺盐与磺酸锂(RSO3Li)的摩尔配比为1～1.2：1～1.2。步骤(1)中，酯类选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯或醋酸乙烯酯中的一种或多种的组合；碳酸酯类选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种的组合；腈类选自乙腈、丙腈或异丙腈中的一种或多种的组合；酮类溶剂可选自丙酮、丁酮、甲基乙基酮、甲基叔丁基酮、甲基吡咯烷酮中的一种或多种的组合；醇类选自甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇一种或多种的组合；醚类可选自乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、异丁醚、四氢呋喃、叔丁基甲醚、甲基四氢呋喃、环戊基甲醚、二氧六环、二氧五环或乙二醇二甲醚中的一种或多种的组合。所述磺酸锂(RSO3Li)纯度≥99.9％，水分≤0.1％、不溶于水物质≤0.005％、总痕量金属杂质含量≤1000ppm。所述的磺酸锂(RSO3Li)水分≤200ppm、总痕量金属杂质含量≤200ppm。步骤(2)中浓缩时真空度为0.010～0.1MPa，温度为10～60℃，浓缩至原溶液体积的1/6～1/2。步骤(2)中浓缩时真空度为0.050～0.080MPa、温度为30～50℃，浓缩至原溶液体积的1/5～1/3。步骤(3)中所述醚类有机溶剂用量为浓缩液的2～5倍，所述低极性非质子有机溶剂选自正己烷、环己烷、环戊烷、二氯甲烷或氯仿中的一种或多种的组合。本专利技术所达到的有益效果：(1)本专利技术利用磺酸锂(RSO3Li)作为一个复分解交换反应的平台，能把较大范围的的MFSI置换成LiFSI，从而使合成LiFSI的反应底物范围增大，增加合成路线的可选择性，更容易提纯得到高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂；(2)由于不同的MFSI在不同的溶剂中的溶解度有很大区别，因此复分解交换反应需要在相对应的不同优选溶剂进行，而单一的无机锂盐如四氟硼酸锂等，受本身的阴离子特性所限，不能确保在使用多样性的溶剂的前提条件下能进行有效的复分解交换反应，本专利技术中通过选择调节磺酸锂(RSO3Li)中R来改变和控制其与不同双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)的复分解交换反应后所生成的RSO3M于反应溶剂中的溶解度以及复分解交换反应的效果；(3)磺酸锂(RSO3Li)可以通过磺酸类(RSO3H)与锂盐如氢氧化锂、碳酸锂等发生反应生成，而磺酸类化合物成本低，供应量大；(4)复分解交换反应得到的磺酸盐(RSO3M)不溶于有机溶剂，可以直接过滤除去，操作简单；(5)本专利技术制备的双(氟磺酰)亚胺锂的纯度≥99.9％，钠离子浓度为≤20ppm，钾离子浓度为≤20ppm，氯离子浓度≤20ppm，能够用于制备锂离子电池电解液；具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1惰性气体保护下，将12g(0.055mol)纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺钾与8.19g(0.046mol)纯度≥99.9％的对甲苯磺酸锂加入到250mL反应瓶中，向反应瓶中加入100mL甲醇，反应瓶中的固体先溶解变澄清，即刻有大量的白色固体生成，在25℃下，保持机械搅拌，反应2h。反应过后，将不溶物过滤，取滤液，600Pa减压加热到40℃，将滤液浓缩至原体积的1/5，待浓缩液冷却至室温，向浓缩液中加入叔丁基甲醚40mL，将少许不溶物过滤，浓缩滤液，再滴加不良有机溶剂二氯甲烷60mL进行重结晶，再过滤，真空干燥，得到白色固体粉末双(氟磺酰)亚胺锂7.05g，产率82％，纯度≥99.9％。(检测结果：Na本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)以纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)为原料，在酯类、酮类、醇类、醚类、碳酸酯类或腈类反应溶剂中，与磺酸锂(RSO3Li)复分解反应得到双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液，其中，所述磺酸锂(RSO3Li)中的R为Ar或CnHxFyOz，其中n≥1，x、y、z≥0，根据所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)在反应溶剂中的溶解度对所述R进行调节；(2)过滤上述双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液中的不溶物，减压蒸馏浓缩，得到双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液；(3)向上述双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液中加入醚类有机溶剂，过滤浓缩，向此时的浓缩液中加入低极性非质子有机溶剂，静置结晶，干燥，得到目标产物高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂；以上制备步骤在惰性气体的保护下进行无水操作。

【技术特征摘要】
1.一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)以纯度≥99.9％的双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)为原料，在酯类、酮类、醇类、醚类、碳酸酯类或腈类反应溶剂中，与磺酸锂(RSO3Li)复分解反应得到双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液，其中，所述磺酸锂(RSO3Li)中的R为Ar或CnHxFyOz，其中n≥1，x、y、z≥0，根据所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)在反应溶剂中的溶解度对所述R进行调节；(2)过滤上述双(氟磺酰)亚胺锂盐粗品溶液中的不溶物，减压蒸馏浓缩，得到双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液；(3)向上述双(氟磺酰)亚胺锂粗品浓缩液中加入醚类有机溶剂，过滤浓缩，向此时的浓缩液中加入低极性非质子有机溶剂，静置结晶，干燥，得到目标产物高纯度的双(氟磺酰)亚胺锂；以上制备步骤在惰性气体的保护下进行无水操作。2.根据权利要求1所述的一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，所述双(氟磺酰)亚胺盐(MFSI)中的M为一价金属离子、二价金属离子或三价金属离子。3.根据权利要求1所述的一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，步骤(1)中，所述反应溶剂的水分含量≤200ppm；所述反应溶剂的用量为50～200ml/10g双(氟磺酰)亚胺盐；所述双(氟磺酰)亚胺盐与磺酸锂(RSO3Li)的摩尔配比为1～1.2：1～1.5。4.根据权利要求3所述的一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，步骤(1)中，所述反应溶剂的用量为50～100ml/10g双(氟磺酰)亚胺盐；所述双(氟磺酰)亚胺盐与磺酸锂(RSO3Li)的摩尔配比为1～1.2：1～1.2。5.根据权利要求1所述的一种高纯度双(氟磺酰)亚胺锂的制备方法，其特征是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏秋铭，张梦，梁海波，谢文健，辛伟贤，陈新滋，
申请(专利权)人：广州理文科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44