一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，该方法的包含以下步骤：S1:在惰性气体保护的低温下将双氟磺酰亚胺缓慢的滴入溶于低极性有机溶剂的特殊锂盐中，使之进行交换反应，产生双氟磺酰亚胺锂及气体HX，S2:对产品进行过滤，再加入不良溶剂洗涤多次，再真空抽干得到高纯双氟磺酰亚胺锂。本发明专利技术操作简单，无副产物需要过滤或蒸馏，也不需要经历繁琐的除水、除杂的过程，可直接得到高纯度的双（氟磺酰）亚胺锂。

【技术实现步骤摘要】
一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法
本专利技术属于氟化工锂电池电解质
，具体涉及一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法。
技术介绍
锂离子电池的研究在能源越来越匮乏的近几十年得到了迅猛的发展。在当前用的最多的是六氟磷酸锂（LiPF6）和双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI），但是前面两者的热稳定性和化学稳定性都较差，所以双（氟磺酰）亚胺锂（LiFSI）应运而生，其热稳定性很高，200℃以下不分解，化学稳定性也很好。所以，LiFSI成了锂电池电解液研究的最新和最热的方向。现有技术中，对于双（氟磺酰）亚胺锂的制备主要有以下报道：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。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。中国专利（CN106241757A）报道了通过将双（氟磺酰）亚胺与LiX进行置换反应，其中X选自Cl、Br或I，反应先在有机溶剂存在下反应，之后再加入不良溶剂处理，看似简单，但LiX反应活性不高，反应所需时间较长，反应不够彻底，反应后得到的双（氟磺酰）亚胺锂中Cl离子、Br离子或I离子极易超标，并且很难除去，因此要得到高纯度的双（氟磺酰）亚胺锂较困难。中国专利（CN107055493A）主要公开一种通过使双（氟磺酰）亚胺与羧酸锂在相应的羧酸内反应得到双（氟磺酰）亚胺锂与羧酸，首先双（氟磺酰）亚胺锂会溶于羧酸，不能通过过滤将两者分离；其次如果减压蒸馏去除溶剂，羧酸由于氢键的存在其沸点很高，所以若要去除溶剂耗能较大，因此很难实现工业化。中国专利（CN107416782A）报道用双（氟磺酰）亚胺与RLi在无溶剂或者有溶剂条件下反应，反应完产生双（氟磺酰）亚胺锂与有机物HR，所以待反应结束后除了要处理反应溶剂，还需要处理反应产生的有机副产物HR，虽说一般的有机化合物可以通过减压蒸馏的方式去除，但有机物沸点不一，耗能较大，并且当有机副产物与反应所需溶剂混合后处理时很难完全分开，不利于溶剂回收，易造成浪费，亦增加环境负荷和生产成本。
技术实现思路
本专利技术针对以上缺点，选择在低温下双氟磺酰亚胺与特殊锂盐在有机溶剂中进行交换反应，只产生双氟磺酰亚胺锂及气体HX，无副产物需要过滤或蒸馏，也不需要经历繁琐的除水、除杂的过程，可直接得到高纯度的双氟磺酰亚胺锂。本专利技术反应操作简单，后处理简单，副反应少，产率高，产品纯度高、品质好，工艺简单，容易实现工业化制备。本专利技术针对已有的技术中缺点，经深入研究后发现了一种新的工艺，本专利技术所采用的的极速方案如下：S1:在惰性气体保护的低温下将双氟磺酰亚胺缓慢的滴入溶于低极性有机溶剂的特殊锂盐中，使之进行交换反应，产生双氟磺酰亚胺锂及气体HX（X=CnH2n，CnHn，0≤n≤4，当n=0时，X=H）。S2:对双氟磺酰亚胺锂粗品进行过滤，再加入不良溶剂洗涤多次，再真空抽干得到高纯双氟磺酰亚胺锂。本专利技术所述的技术方案无副产物需要过滤或蒸馏，也不需要经历繁琐的除水、除杂的过程，可直接得到高纯度的双氟磺酰亚胺锂。一方面本专利技术选择的特殊锂盐与双氟磺酰亚胺反应产物只有双氟磺酰亚胺锂与气体HX，这样的反应，反应副产物HX会离开反应体系，一方面会促进反应正向进行，另一方面不会在反应体系中留下杂质和离子，这样待反应结束后，不需要经历繁琐的除水、除杂的过程，可直接得到高纯度的双氟磺酰亚胺锂。另一方面，本反应选用的溶剂为低极性有机溶剂，可以直接使反应产生的双氟磺酰亚胺锂直接以沉淀的形式析出，这样也能一定程度上将可能杂质离子留在溶剂中，不用得到固体后重结晶，反应完成后只需用不良溶剂洗涤几次，直接固液分离，再真空抽干就能得到高纯度的双氟磺酰亚胺锂。本专利技术反应操作简单，后处理简单，副反应少，产率高，产品纯度高、品质好，工艺简单，容易实现工业化制备。优选的特殊锂盐选自甲基锂、乙基锂、丙基锂、丁基锂、乙炔锂、丙炔锂、丁炔锂、碳化锂、锂、氢化锂中的一种或多种的组合。包含以下步骤；S1:在惰性气体保护的低温下将双氟磺酰亚胺缓慢的滴入溶于低极性有机溶剂的特殊锂盐中，使之进行交换反应，产生双氟磺酰亚胺锂粗品及气体HX（X=CnH2n，CnHn，0≤n≤4，当n=0时，X=H）；S2:对双氟磺酰亚胺锂粗品进行过滤，再加入不良溶剂洗涤多次，再真空抽干得到高纯双氟磺酰亚胺锂。优选的，所述S1中惰性气体优选氮气。优选的，所述步骤S1中反应所用的双氟磺酰亚胺与特殊锂盐的用量摩尔比为1:1~5:1。优选的，所述步骤S1中低极性有机溶剂及步骤S2中不良溶剂均选则饱和烃类、卤代烃类、芳香烃类中的一种或多种。优选的，所述饱和烃类优选正己烷、环己烷、石油醚中的一种或多种，所述卤代烃类优选二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳中的一种或多种，所述芳香烃类优选苯、甲苯中的一种或多种。优选的，所述步骤S1中低极性有机溶剂与反应物的用量摩尔比为1:1~5:1。优选的，所述步骤S2中不良溶剂与反应物的用量摩尔比为1:1~5:1。优选的,所述步骤S1中反应所需要的低温为-78~0℃，优选低温为-78~20℃，反应所需要的时间为0.5~5h，优选的反应时间为1~3h。优选的，所述步骤S2中真空抽干的真空度3~10torr，优选4~8torr温度为0~50℃，优选的温度为20~40℃。本专利技术有以下优势：1、反应所选的特殊锂盐与双氟磺酰亚胺反应迅速、彻底，大大缩短反应时间，提高原子利用率，更好实现环境友好；2、反应所选的特殊锂盐与双氟磺酰亚胺反应不会产生难去除的副产物，只产生气体，容易从体系中分离，这样后处理会简单很多，不需要经历繁琐的除水、除杂的过程；3、反应所选的溶剂为低极性有机溶剂，一方面选择范围很广，另一方面可以直接得到双氟磺酰亚胺锂固体，直接固液分离，再真空抽干就能得到高纯双氟磺酰亚胺锂。由此可见，本专利技术提供了一种能高效高品质、低成本制得高纯的双氟磺酰）亚胺锂，适合工业化生产。具体实施方式下面的实施例为用来说明本专利技术的几个具体的实施方式，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征包含以下步骤；/nS1:在惰性气体保护的低温下将双氟磺酰亚胺缓慢的滴入溶于低极性有机溶剂的特殊锂盐中，使之进行交换反应，产生双氟磺酰亚胺锂粗品及气体HX（X=CnH2n，CnHn， 0≤n≤4，当n=0时，X=H）；/nS2:对双氟磺酰亚胺锂粗品进行过滤，再加入不良溶剂洗涤多次，再真空抽干得到高纯双氟磺酰亚胺锂。/n

【技术特征摘要】
1.一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征包含以下步骤；
S1:在惰性气体保护的低温下将双氟磺酰亚胺缓慢的滴入溶于低极性有机溶剂的特殊锂盐中，使之进行交换反应，产生双氟磺酰亚胺锂粗品及气体HX（X=CnH2n，CnHn，0≤n≤4，当n=0时，X=H）；
S2:对双氟磺酰亚胺锂粗品进行过滤，再加入不良溶剂洗涤多次，再真空抽干得到高纯双氟磺酰亚胺锂。


2.根据权利要求1所述的一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于,所述S1中特殊锂盐选择甲基锂、乙基锂、丙基锂、丁基锂、乙炔锂、丙炔锂、丁炔锂、碳化锂、锂、氢化锂中的一种或多种的组合。


3.根据权利要求1所述的一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于，所述S1中惰性气体优选氮气。


4.根据权利要求1所述的一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于，所述步骤S1中反应所用的双氟磺酰亚胺与特殊锂盐的用量摩尔比为1:1~5:1。


5.根据权利要求1所述的一种简单制备高纯双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于，所述步骤S1中低极性有机...

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