一种磺酰基锂盐的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磺酰基锂盐的制备方法，包括：(1)将二氧化碳和烷氧基锂在第一溶剂中进行反应，得到反应液；(2)向上述反应液中加入磺酰基胺和第二溶剂进行反应，反应结束后过滤，将所得滤液蒸发除去第一溶剂和第二溶剂，加入第三溶剂，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基锂盐产品。本发明专利技术具有反应条件温和，后处理简单、杂质离子含量低等优点。杂质离子含量低等优点。杂质离子含量低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种磺酰基锂盐的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种磺酰基锂盐的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着移动设备和新能源汽车等行业的迅猛发展，动力电池市场迎来爆发式增长，与传统的镍镉、镍氢电池相比，以六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂为主要电解质的锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、安全性能好等优点，逐渐成为动力电池的主流。
[0003]锂离子电池市场迅猛发展的同时，其对锂盐电解质制备工艺和产品品质的要求也越来越严格，其中产品中硫酸盐、氟离子、氯离子等阴离子含量均有较高的要求。
[0004]而在以碳酸锂、氢氧化锂等锂盐为成盐剂合成双氟磺酰亚胺锂盐等锂盐时，反应过程中有水生成，同时碳酸锂、氢氧化锂等锂盐不溶于有机溶剂，反应速度慢，反应时间长，导致原料不易反应完全。JP2013091524A报道了不同温度及不同水分含量条件下双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)贮存过程中杂质离子变化情况，结果表明在40℃、高水分含量条件下，LiFSI中F
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、SO
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等阴离子含量升高较快，表明在此条件下LiFSI水解较快。因此，如何解决水解问题是目前研究的热点。
[0005]如CN104925765A采用在反应液中加入化学除水剂氯化亚砜(SOCl2)，与水反应生成氯化氢和二氧化硫的方式除水，但氯化亚砜的加入易导致产品中氯离子和亚硫酸根离子含量升高。
[0006]又如CN112204329A采用真空微波干燥的方法制备超干锂电池锂盐，微波发生装置复杂，难以在工业化生产中获得推广应用。
[0007]又如CN109941978A采用在电解质锂盐反应液中电解的方式除去反应液中的水分，装置复杂，安全风险高。
[0008]再如CN107662908A采用甲醇锂等低级醇锂与双氟磺酰亚胺反应生成电解质锂盐，反应无水生成，然而，低级醇锂碱性和亲核性强，易与磺酰氟反应生成磺酸酯，导致反应选择性低，杂质离子含量高；采用醇锂进行反应，在用卤代烃为溶剂时，易发生取代反应，导致卤离子含量增加。
[0009]综上所述，现有磺酰基锂盐合成过程中存在除水困难、水分干燥不彻底，从而导致杂质离子含量高等问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种反应条件温和，后处理简单，杂质离子含量低的磺酰基锂盐的制备方法。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种磺酰基锂盐的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将二氧化碳和烷氧基锂在第一溶剂中进行反应，得到反应液；
[0013](2)向上述反应液中加入磺酰基胺和第二溶剂进行反应，反应结束后过滤，将所得滤液蒸发除去第一溶剂和第二溶剂，加入第三溶剂，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基锂盐产品。
[0014]优选的，所述的烷氧基锂为甲醇锂、乙醇锂、叔丁醇锂、异丙醇锂中的一种。
[0015]优选的，所述的第一溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯、异丙基醚中的一种。
[0016]优选的，所述的磺酰基胺为双氟磺酰亚胺、氟磺酰基全氟丁基磺酰亚胺、双三氟甲基磺酰亚胺中的一种。
[0017]优选的，所述的第二溶剂为二氯甲烷、甲苯、正己烷中的一种。
[0018]优选的，所述的第三溶剂为二氯甲烷或正己烷。
[0019]优选的，所述的二氧化碳与烷氧基锂的摩尔比为1～1.5:1，所述的第一溶剂与烷氧基锂的质量比为5～25:1。
[0020]优选的，步骤(1)中所述的反应的温度为0～20℃，反应的时间为5～30min。
[0021]优选的，所述的磺酰基胺与烷氧基锂的摩尔比为0.8～1.2:1，所述的第二溶剂与磺酰基胺的质量比为2～5:1，所述的第三溶剂与烷氧基锂的质量比为10～25:1。
[0022]优选的，步骤(2)中所述的反应的温度为
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30～10℃，反应的时间为0.2～2h。
[0023]针对目前磺酰基锂盐合成过程中存在除水困难、水分干燥不彻底等问题，专利技术人在研究过程中，发现通过将磺酰基胺与碳酸烷基酯单锂盐在溶剂存在下进行反应，反应过程中无水生成，从源头上解决了除水问题；碳酸烷基酯单锂盐碱性和亲核性弱，有效解决了磺酰基锂水解问题，杂质离子含量得到有效的控制；同时由于碳酸烷基酯单锂盐可溶于醇等溶剂中，使反应在均相体系中进行，可有效地提高反应速度，缩短反应时间。
[0024]本专利技术中，将二氧化碳和烷氧基锂在第一溶剂中进行反应，得到含碳酸烷基酯单锂盐的反应液。二氧化碳的用量理论上为烷氧基锂摩尔数的1倍即已足够，为保证反应完全，可以略微过量，因此，本专利技术中二氧化碳与烷氧基锂的摩尔比为1～1.5:1。反应中如溶液出现浑浊或沉淀，表明溶液中水含量较高，有碳酸锂生成，可以通过过滤的方式除去少量的碳酸锂杂质，得到澄清透明的碳酸烷基酯单锂盐溶液。除去碳酸锂杂质，可减少反应过程中水的生成。
[0025]本专利技术中，第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂可为酯、腈、醚、酮、醇、烃中的一种或几种溶剂的混合物；其中酯、腈、醚、酮、醇中的烃基为相同或不同的碳原子数1～6的直链或支链烷烃、环烷烃；烃为碳原子数1～8直链或支链的烷烃、卤代烷烃、芳香烃、卤代芳香烃等；具体为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙腈、丙腈、丁腈、异丁腈、乙醚、丙醚、甲基叔丁基醚、异丙基醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、丙酮、丁酮、正戊烷、正己烷、环己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷等。
[0026]本专利技术中，第二溶剂的用量少，则反应液粘稠，不利于反应进行，用量大则不经济，因此本专利技术中第二溶剂与磺酰基胺的质量比优选为2～5:1。
[0027]本专利技术中，步骤(2)中反应温度对反应产物中杂质控制尤为重要，温度太高，反应剧烈，磺酰氟基团易分解，杂质离子含量高；温度过低，则反应时间长，且不经济。因此，步骤(2)中反应的温度优选为
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30～10℃，反应的时间优选为0.2～2h。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0029]1、工艺简单，反应效率高，反应过程中无水生成，克服了现有技术磺酰基锂盐合成过程中存在除水困难、水分干燥不彻底等问题，从源头上解决了除水问题，显著优化了生产工艺，反应收率在92％以上，最高可达96％；
[0030]2、产品质量好，杂质含量低，反应过程中的中间产物碳酸烷基酯单锂盐碱性和亲核性弱，有效解决了磺酰基锂水解问题，杂质离子含量得到有效的控制，氟离子含量在38ppm以下，硫酸根含量在48ppm以下，氯离子含量在8ppm以下，产品纯度在99.9％以上；
[0031]3、反应条件温和，反应时间短，操作方便，反应过程中的中间产物碳酸烷基酯单锂盐可溶于醇等溶剂中，使反应在均相体系中进行，可有效地提高反应速度，缩短反应时间；且本专利技术后处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺酰基锂盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二氧化碳和烷氧基锂在第一溶剂中进行反应，得到反应液；(2)向上述反应液中加入磺酰基胺和第二溶剂进行反应，反应结束后过滤，将所得滤液蒸发除去第一溶剂和第二溶剂，加入第三溶剂，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基锂盐产品。2.根据权利要求1所述的磺酰基锂盐的制备方法，其特征在于，所述的烷氧基锂为甲醇锂、乙醇锂、叔丁醇锂、异丙醇锂中的一种。3.根据权利要求1所述的磺酰基锂盐的制备方法，其特征在于，所述的第一溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯、异丙基醚中的一种。4.根据权利要求1所述的磺酰基锂盐的制备方法，其特征在于，所述的磺酰基胺为双氟磺酰亚胺、氟磺酰基全氟丁基磺酰亚胺、双三氟甲基磺酰亚胺中的一种。5.根据权利要求1所述的磺酰基锂盐的制备方法，其特征在于，所述的第二溶剂为二氯甲烷、甲苯、正己烷中的一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶立峰，庄严俊，赵韵，李宏峰，王宗令，
申请(专利权)人：浙江衢化氟化学有限公司，
类型：发明
国别省市：