一种双氟磺酰亚胺的制备方法技术

本发明专利技术属于无机合成技术领域，尤其涉及一种双氟磺酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：将双氯磺酰亚胺在有机溶剂中同有机胺盐进行混合得到混合溶液，反应得到双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液；向所得的双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液中加入液体氟化氢得到混合溶液，反应得到双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液；将所得的双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液过滤，然后进行萃取除杂，将得到的有机相脱除有机溶剂，即得到所述的双氟磺酰亚胺有机胺盐。本专利中所制备的双氟磺酰亚胺盐，可以通过简单的水洗方式去除反应原料中的氯磺酸，所采用的有机胺盐在后续的锂化成盐过程中也很容易的去除。同时由于直接采用氟化氢进行氟化，避免了引入金属离子。避免了引入金属离子。避免了引入金属离子。

【技术实现步骤摘要】
一种双氟磺酰亚胺的制备方法


[0001]本专利技术属于无机合成
，尤其涉及一种双氟磺酰亚胺的制备方法。

技术介绍

[0002]在锂离子电池的特定领域，当前最常用的电解质是六氟磷酸锂（LiPF6），但是其具有较多的缺点，比如热稳定性不高、对水敏感以及较低的电池安全性等。最近，已经研究了具有氟磺酰基基团FSO2的新电解质，并显示出许多优点，例如更好的离子电导率和抗水解性。双氟磺酰亚胺无机盐，特别是双氟磺酰亚胺锂（LiFSI），由于其高热稳定性、高导电性和低腐蚀性而具有优于其他氟化合物的优势。双氟磺酰亚胺无机盐一般采用双氯磺酰亚胺通过氟化制备出相应的双氟磺酰亚胺或其有机盐后，再同碱金属化合物进行反应制备而得。双氯磺酰亚胺可以有很多种方法进行制备，但是不管采用哪种方法制备的双氯磺酰亚胺一般来说均需要通过精馏后才能进行使用，这主要是由于单体残留和反应中的副反应会对最终的氟化物的质量有较大的影响。但是由于双氯磺酰亚胺具有较高的沸点，精馏时容易导致其分解，影响总收率。即便如此，精馏后的双氯磺酰亚胺也含有一定量的氯磺酸，在通过氟化试剂制备双氟磺酰亚胺时，生成的氟磺酸的沸点同双氟磺酰亚胺比较接近，导致其很难去除。
[0003]双氯磺酰亚胺通过氟化物进行氟化时，其氟化物可以是金属氟化物，比如专利CN 101980955采用了第11至第15族的元素组成的氟化物来进行氟化反应，这些氟化物包括氟化锌（ZnF2）、氟化酮（CuF2）和氟化铋（BiF3）。该专利还公开了使用三氟化砷（AsF3）或三氟化锑（SBF3）作为氟化剂。但是源自于氟化物的金属元素最终带入至LiFSI中后，容易引起电解质性质的劣化，因此采用金属氟化物作为氟化试剂时，为了去除残留的金属元素，必须要有较为复杂的纯化操作。
[0004]虽然HF也可以作为氟化试剂，如专利US 7919629所述，其采用蒸馏的双氯磺酰亚胺同气体氟化氢进行反应，但是在130℃的高温下收率仅有55%；专利WO2015/012897A1公开了采用HF由双氯磺酰亚胺生产双氟磺酰亚胺的方法，尽管通过不断的去除反应产生的HCl气体，仍然仅得到了80%产量的双氟磺酰亚胺；CN104925765专利报道了双氯磺酰亚胺在催化剂作用下同氟化氢反应生成双氟磺酰亚胺，但是所采用的催化剂中依然还有含有金属离子的lewis酸，容易导致后期所制备的LiFSI中含有金属离子。
[0005]现有技术中公开了一种分两步骤制备氟磺酰亚胺金属盐的方法，在第一步骤中，双氯磺酰亚胺与氟化剂氟化铵（NH4F）反应得到双氟磺酰亚胺铵盐，然后将得到的双氟磺酰亚胺铵盐与氢氧化锂反应转化为双氟磺酰亚胺锂的过程；现有技术还中公开了采用双氯磺酰亚胺与氯化铵在乙腈溶剂中进行反应制备双氯磺酰亚胺铵盐，随后通过氟化氢氟化得到相应的双氟磺酰亚胺铵盐。但是在此反应中，氟化反应后剩余的过量氟化铵和氯化铵增加最终双氟磺酰亚胺锂盐的酸度、浊度、氯离子浓度和磺酸阴离子浓度，除此以外，还会因为氨基的存在导致后续大分子杂质的生成。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了可操作性强，简单安全的双氟磺酰亚胺有机胺盐的制备方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种制备双氟磺酰亚胺有机胺盐的方法，包括以下步骤：（1）将双氯磺酰亚胺在有机溶剂中同有机胺盐进行混合，通过调整有机胺的加入量将溶液的pH值调至一定范围后，在一定温度下反应得到双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液；（2）向步骤（1）所得的双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液中缓慢加入一定量的液体氟化氢，通过调整有机胺的用量保持溶液的pH值在步骤（1）所述的范围内，在一定温度下反应得到双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液；（3）将步骤（2）所得的双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液过滤，然后进行萃取，将得到的有机相脱除有机溶剂，即得到所述的双氟磺酰亚胺有机胺盐。
[0008]优选的，步骤（1）所述的有机胺包括伯胺、仲胺或叔胺中的一种或多种的组合。
[0009]优选的，步骤（1）所述的有机胺为叔胺；所述的叔胺包括三甲胺、三乙胺、N
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乙基二异丙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三辛胺、吡啶中的一种或多种的组合；优选的，步骤（1）中，通过调整有机胺的加入量将溶液的pH值调至5～10之间，更优选6～8之间；优选的，步骤（1）所述有机溶剂是指不与双氯磺酰亚胺及其有机盐化合物产生化学反应的有机溶剂，包括乙腈、二氯乙烷、碳酸二甲酯中的一种或多种的组合；优选的，步骤（1）中，反应的温度
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10～20℃，更优选
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5～10℃；优选的，步骤（2）中，所述液体氟化氢的加入量为步骤1中双氯磺酰亚胺量的2.0～3.0倍之间，更优选2.2～2.6倍之间；优选的，步骤（2）中，反应的温度为20～40℃；优选的，步骤（3）中，用纯水将盐及其他水溶性杂质萃取出来。
[0010]优选的，步骤（3）所述所述纯水的电导率小于10uS/cm。
[0011]优选的，步骤（3）中，采用真空干燥的方法脱除有机溶剂。
[0012]有益效果本专利技术公开了一种双氟磺酰亚胺的制备方法，本专利中所制备的双氟磺酰亚胺盐，可以通过简单的水洗方式去除反应原料中的氯磺酸，所采用的有机胺盐在后续的锂化成盐过程中也很容易的去除。同时由于直接采用氟化氢进行氟化，避免了引入金属离子。
附图说明
[0013]图1：实施例1所得双氟磺酰亚胺三乙胺盐的氟谱图。
具体实施方式
[0014]以下，将详细地描述本专利技术。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许专利技术人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本专利技术的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本
专利技术的范围，从而应当理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
[0015]以下实施例仅是作为本专利技术的实施方案的例子列举，并不对本专利技术构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本专利技术的实质和构思的范围内的修改均落入本专利技术的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
[0016]实施例1一种制备双氟磺酰亚胺有机胺盐的方法，包括以下步骤：（1）在1000mL四口瓶上安装机械搅拌、恒压滴液漏斗、冷凝管及氮气导管，将其置于低温循环冷浴中，然后将128.5 g双氯磺酰亚胺一次性加入至反应瓶中，随后将278 mL碳酸二甲酯通过恒压滴液漏斗漏斗缓慢加入至反应瓶中，待加入100 mL碳酸二甲酯后，缓慢开启搅拌，保持反应瓶内温度不高于15℃，直至碳酸二甲酯全部滴完。随后在保持反应瓶内低温的情况下，将142g三乙胺，通过恒压滴液漏斗缓慢加入至反应瓶中去，溶液的pH值调至6
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8，反应得到了相应的双氯磺酰亚胺有机铵盐。
[0017]（2）将低温循环冷浴将反应瓶内温度降至
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将双氯磺酰亚胺在有机溶剂中同有机胺盐进行混合得到混合溶液，反应得到双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液；（2）向步骤（1）所得的双氯磺酰亚胺有机胺盐溶液中加入液体氟化氢得到混合溶液，反应得到双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液；（3）将步骤（2）所得的双氟磺酰亚胺有机胺盐溶液过滤，然后进行萃取除杂，将得到的有机相脱除有机溶剂，即得到所述的双氟磺酰亚胺有机胺盐。2.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的有机胺包括伯胺、仲胺或叔胺中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于，所述的有机胺为叔胺；所述的叔胺包括三甲胺、三乙胺、N
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乙基二异丙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三辛胺、吡啶中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述有机溶剂是指不与双氯磺酰亚胺及其有机盐化合物产生化学反应的有机溶剂，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，翟云鸽，孙健，杨建玲，王军，孙庆民，孙丰春，
申请(专利权)人：山东凯盛新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：