二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法技术

本发明专利技术提供能够简便地制备适用于锂离子二次电池等的非水电解液中的二(氟磺酰基)亚胺的方法。本发明专利技术的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法为在包含有机溶剂的反应溶液中使二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物反应制备二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，该方法包括从反应后溶液中过滤二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制工序。

Preparation of Difluorosulfonyl Imide Alkali Metal Salts

The invention provides a method for preparing di (fluorosulfonyl) imines in non-aqueous electrolytes suitable for lithium ion secondary batteries and the like. The preparation method of di (fluorosulfonyl) imide alkali metal salt of the invention is a preparation method of di (fluorosulfonyl) imide alkali metal salt by reacting di (fluorosulfonyl) imide with alkali metal halide in a reaction solution containing organic solvent. The method comprises a refining process of filtering di (fluorosulfonyl) imide alkali metal salt from the reaction solution.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法
本专利技术涉及二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法。
技术介绍
二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐被用作非水系电解液(以下也称为非水电解液)用的电解质、燃料电池的电解液中的添加物、抗静电剂等，是在各种用途中有用的化合物。特别是近年，碱金属电池、特别是锂离子二次电池，由于具有高能量密度，被用作移动通信设备用电源、便携式信息终端用电源等，随着终端的普及其市场正在快速增长。作为二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，专利文献1中记载有在乙腈中将二(氟磺酰基)亚胺与氟化锂反应，通过离心分离除去固体成分，将溶液浓缩至干从而得到二(氟磺酰基)亚胺锂盐的方法。另外，专利文献2中记载有在有机溶剂中将二(氟磺酰基)亚胺与碳酸锂反应，通过过滤除去固体成分，将溶液浓缩至干从而得到二(氟磺酰基)亚胺锂盐的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表平8-511274号专利文献2：日本特表2015-536898号
技术实现思路
然而，专利文献1或专利文献2中，从溶解二(氟磺酰基)亚胺锂盐的有机溶剂中通过蒸发至干进行分离，由此在二(氟磺酰基)亚胺锂盐中有可能残存未反应的二(氟磺酰基)亚胺，也有可能残存有机溶剂。另外，专利文献2中，为了得到锂盐使用碳酸锂，由此生成水和二氧化碳气体，水可能将二(氟磺酰基)亚胺锂盐分解。本专利技术鉴于上述情况作出，其目的在于提供一种简便地制备高纯度的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的方法，利用本专利技术的制备方法得到的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐适用于锂离子二次电池等的非水系电解液。本专利技术为一种二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，该方法包括：在包含有机溶剂的反应溶液中使二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物反应制备二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的工序，以及从上述反应后的反应溶液中过滤二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制工序。优选地，所述有机溶剂为选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种的、相对于二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的不良溶剂。优选地，在所述有机溶剂中不良溶剂所占的比例为70重量％以上。优选地，所述有机溶剂为选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种，特别优选地，所述有机溶剂为选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种的、相对于二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的不良溶剂。优选地，所述不良溶剂为选自甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、p-对二甲苯、乙苯、异丙苯、1,2,4-三甲苯、己烷、庚烷、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯甲醚和环己烷中的至少一种。优选地，相对于所述二(氟磺酰基)亚胺的所述碱金属卤化物的摩尔比为1.00以下。优选地，本专利技术的制备方法在所述反应溶液中的反应中除去生成的卤化氢。优选地，所述碱金属卤化物为LiF。优选地，使用保留粒径为0.1-10μm的过滤器进行所述过滤。优选地，进行所述过滤的精制工序中，在所述过滤后，用选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种的、相对于二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的不良溶剂洗净滤物。根据本专利技术，在有机溶剂中，二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐析出，仅通过过滤进行分离，可以用简便的精制方法得到高纯度的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐，可以降低生产成本。具体实施方式以下，对本专利技术进行详细说明。此外，以下的说明中无特别记载的情况下，“％”表示“质量％”，“份”表示“质量份”，示出范围的“A-B”表示A以上且B以下。本专利技术为在包含有机溶剂的反应溶液中使二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物反应制备二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，该方法包括从上述反应后的反应溶液中过滤二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制工序。以下，将反应完成供给到精制工序的反应溶液如上述那样称为“反应后的反应溶液”或“反应后溶液”，与将二(氟磺酰基)亚胺、碱金属卤化物和有机溶剂混合的阶段以及反应中的反应溶液相区分。作为二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐，可举出二(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)、二(氟磺酰基)亚胺钠(NaFSI)、二(氟磺酰基)亚胺钾(KFSI)等。更优选为二(氟磺酰基)亚胺锂。[二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物的反应]二(氟磺酰基)亚胺(HFSI)与碱金属卤化物的反应，在包含有机溶剂的反应溶液中进行。〔二(氟磺酰基)亚胺〕二(氟磺酰基)亚胺可以采用公知的方法合成。例如，可举出由二(卤代磺酰基)亚胺使用氟化剂合成二(氟磺酰基)亚胺的方法。作为二(卤代磺酰基)亚胺中的卤素，除了F以外，可举出Cl、Br、I、At。以下，针对由二(卤代磺酰基)亚胺使用氟化剂合成二(氟磺酰基)亚胺的氟化工序进行说明。例如，可以进行二(卤代磺酰基)亚胺的氟化反应。具体地，可举出CA2527802号公报中记载的方法，Jean’nem.Shreeve等，Inorg.Chem.1998，37(24)，6295-6303中记载的方法等。另外，作为起始原料的二(卤代磺酰基)亚胺，可以使用市售品，另外也可以使用公知的方法合成的二(卤代磺酰基)亚胺。另外，也有特表平8-511274号公报中记载的用尿素和氟磺酸合成二(氟磺酰基)亚胺的方法等。〔碱金属卤化物〕作为本专利技术的制备方法中的所述碱金属卤化物，可举出LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl等的氯化物；LiF、NaF、KF、RbF、CsF等的氟化物等。它们中，最优选为LiCl和/或LiF。碱金属卤化物为LiCl和/或LiF时，由于作为二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物的反应中的副产物的HCl、HF的沸点低，二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制容易。另外，由于金属为Li，在锂离子二次电池中使用时电池特性良好。它们中，如后述，特别优选为LiF。在二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物的反应中，相对于二(氟磺酰基)亚胺的碱金属卤化物的摩尔比优选为1.00以下。作为上述摩尔比的上限，可举出0.99以下、0.98以下、0.95以下。另外，作为上述摩尔比的下限，可举出0.70以上、0.80以上、0.90以上。相对于二(氟磺酰基)亚胺的碱金属卤化物的摩尔比在该范围时，反应中使用当量以下的碱金属卤化物，能够抑制作为固体的未反应的碱金属卤化物的残存。即，碱金属卤化物在反应溶液中是不溶的，相对于二(氟磺酰基)亚胺的碱金属卤化物、特别是其中含有的碱金属的摩尔比在该范围，如后述适当设定反应温度等的反应条件时，反应后基本不残存，由此会简化除去碱金属卤化物的操作。另一方面，考虑到二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐在反应溶液中为不溶的固体，反应后该二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐实质上是残存的唯一固体，可以通过上述过滤精制。另外，由于二(氟磺酰基)亚胺为液状，可以通过过滤除去。在本专利技术的制备方法中，相对于反应溶液总体，反应中使用的所述二(氟磺酰基)亚胺的添加量优选为5-95重量％，更优选为10-95重量％。下限可以为15重量％以上。上限更优选为90重量％以下，进一步优选为85重量％以下。更进一步优选为70重量％以下，特别优选为60重量％以下，最优选为50重量％以下。相对于反应溶液总体的二(氟磺酰基)亚胺的添加量在该范围时，反应进行，并且精制工序也容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，该方法包括：在包含有机溶剂的反应溶液中使二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物反应制备二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的工序，以及从上述反应后的反应溶液中过滤二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.27 JP 2016-1060331.一种二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，该方法包括：在包含有机溶剂的反应溶液中使二(氟磺酰基)亚胺与碱金属卤化物反应制备二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的工序，以及从上述反应后的反应溶液中过滤二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的精制工序。2.根据权利要求1所述的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，其中，所述有机溶剂包含选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种的、相对于二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的不良溶剂。3.根据权利要求1或2所述的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，其中，所述有机溶剂中所述不良溶剂所占的比例为70重量％以上。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的制备方法，其中，所述有机溶剂为选自芳香族烃类溶剂(包括卤化烃)、脂肪族烃类溶剂(包括卤化烃)和芳香族醚类溶剂中的至少一种的、相对于二(氟磺酰基)亚胺碱金属盐的不良溶剂。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的二(氟磺酰基)亚胺碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：板山直彦，奥村康则，胜山裕大，水野弘行，深田幸宏，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：日本,JP