一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法技术

本发明专利技术提供一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法，包括如下步骤：(1)采用超临界流体对双氟磺酰亚胺锂粗品进行萃取，得到萃取相；(2)将步骤(1)得到的萃取相进行分离，收集固体物质，得到纯化的双氟磺酰亚胺锂。所述提纯方法采用超临界流体萃取技术对双氟磺酰亚胺锂粗品进行纯化处理，具有高的萃取效率、分离选择性和萃取率，能够快速、高效地实现LiFSI与各类杂质的有效分离，从而达到提纯的目的；同时，所述提纯方法的过程能够控制极低的水分含量，有效解决了LiFSI遇水升温易分解的问题，并且解决了现有技术中氟离子、硫酸根、氟磺酸根等杂质难以分离的难题，使LiFSI的纯度和品质能够满足电池标准。标准。

【技术实现步骤摘要】
一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新能源技术的重要分支，近年来受到人们的广泛关注。锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液装配而成，其中，电解液具有锂离子电池的“血液”之称，对电池的最终性能具有重要影响。电解液一般包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂三类组分，电解质锂盐不仅是电解液中锂离子的提供者，其阴离子也是决定电解液性能的重要因素。双氟磺酰亚胺锂LiN(SO2F)2(LiFSI)具有较大的阴离子半径，易于解离出锂离子，具有较高的电导率，在电化学性能、结构稳定性和安全性等方面都具有优良的表现，是目前产业界和学术界都非常关注的高性能电解质锂盐，具有很高的应用价值。
[0003]LiFSI作为锂盐电解质，其纯度要求极高，在制备过程中残留的杂质、水分和微量阴离子都会严重影响电池的寿命和安全性。因此，制备高纯度的LiFSI对其产业化发展具有重要意义。
[0004]CN107188138A公开了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，步骤如下：1)氟磺酰胺与碳酸锂反应，得到氟磺酰胺锂；2)硫酰氯与氟化试剂反应，得到硫酰氟；将硫酰氟通入氟磺酰胺锂溶液中，加入缚酸剂，得到双氟磺酰亚胺铵盐；3)将双氟磺酰亚胺铵盐溶解于水溶液中，通过酸性树脂交换得到双氟磺酰亚胺水溶液；4)加入碳酸锂，调节pH值呈中性，过滤除去不溶物，减压除去大部分水，加入弱极性有机溶剂析出LiFSI粗产品，进一步减压干燥；5)向LiFSI粗产品中加入极性溶剂，搅拌溶解，过滤除去不溶物，减压除去极性溶剂，加入弱极性溶剂进行重结晶，过滤后减压干燥，得到产品。该制备方法中涉及水溶液的使用，使得在最后得到的粗品中含有水且难以完全除尽，甚至LiFSI可能会络合结晶水，导致产品不符合电池的使用标准。
[0005]CN109982966A公开了一种干燥和纯化LiFSI的方法，包括如下步骤：a)添加去离子水以溶解并提取LiFSI，形成水溶液；b)使用有机溶剂S2从所述水溶液中提取LiFSI，该步骤重复至少一次；c)在短程薄膜蒸发器中通过蒸发所述有机溶剂S2和水而浓缩LiFSI；和d)任选地使LiFSI结晶。该方法能够在一定程度上降低残余水和硫酸根(硫酸盐)的含量，使LiFSI干燥和纯化，但工艺流程长，去除水和杂质的效果也有待改进，且从水相中萃取会产生大量废水，萃取效率偏低。
[0006]CN108373143A公开了一种双氟磺酰亚胺锂的除氯提纯方法，具体步骤如下：首先将LiFSI粗品用第一小极性溶剂分散，同时加入除水剂二氯亚砜，搅拌后所得物料过滤、沉淀，再用第一小极性溶剂洗涤，过滤、抽干，得第一固体；将第一固体用有机溶剂溶解，调节pH大于7，过滤除去不溶物，得到的滤液经过结晶、过滤，得第二固体；该第二固体用第二小极性有机溶剂洗涤，过滤得第三固体；将上述第三固体真空烘干后，即得提纯后的LiFSI。该方法采用了先除水再除氯的路线，解决了除水后氯离子残留的问题，但对于LiFSI粗品中其
他杂质的去除率较低，导致LiFSI的纯度不能完全满足电解液及电池的标准要求。
[0007]总体而言，目前LiFSI的纯化方法是基于各类溶剂的使用，例如采用单一良溶剂(极性溶剂)溶解LiFSI粗品，或采用良溶剂溶解后再加惰性溶剂(非极性/弱极性溶剂)后蒸发，或在前述方法的基础上进行重结晶。这些方法都会因为LiFSI易解离出锂离子并与溶剂或水形成一定程度的络合物，导致蒸发/重结晶无法实现好的提纯效果，除水效果不佳，难以避免LiFSI遇水升温分解的问题；而且，提纯过程包含多步萃取和除溶剂的步骤，萃取效率较低，且会产生大量废液，不利于工业化生产。
[0008]因此，开发一种高效、环保的LiFSI的提纯方法，以获得能够满足电池标准的高纯度LiFSI，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)的提纯方法，通过超临界流体对双氟磺酰亚胺锂粗品进行萃取并分离，能够控制水分含量，解决了双氟磺酰亚胺锂遇水升温易分解问题，有效去除了氟离子、氯离子、氯磺酸离子、氟磺酸离子、硫酸根离子等杂质，从而获得高纯度、高品质的双氟磺酰亚胺锂。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法，所述提纯方法包括如下步骤：
[0012](1)采用超临界流体对双氟磺酰亚胺锂粗品进行萃取，得到萃取相；
[0013](2)将步骤(1)得到的萃取相进行分离，收集固体物质，得到纯化的双氟磺酰亚胺锂。
[0014]本专利技术采用超临界流体萃取技术进行纯化处理，以超临界流体作为萃取剂对双氟磺酰亚胺锂粗品进行萃取，得到包含超临界流体和LiFSI的萃取相；所述萃取相进行分离，超临界流体转成气态，LiFSI呈固体析出，实现分离。所述提纯方法具有高的萃取效率，能够快速实现LiFSI与各种杂质(包括氟离子杂质、硫酸根离子杂质、氟磺酸离子杂质、氯离子杂质、氯磺酸离子杂质等)的有效分离，从而达到提纯的目的；同时，所述提纯方法的过程能够控制极低的水分含量，有效解决了LiFSI遇水升温易分解的问题，并解决了现有技术中氟离子、硫酸根、氟磺酸根等杂质难以分离的难题。本专利技术提供的提纯方法无需使用大量的有机溶剂，后处理工序简单，无溶剂残留，提纯效率高，纯化效果好，能够获得高纯度的LiFSI，是一种高效、环境友好、适于工业化应用的提纯技术。
[0015]优选地，步骤(1)所述超临界流体包括超临界二氧化硫和/或超临界氟化氢。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，所述超临界流体包括超临界SO2和/或超临界HF，LiFSI在其中具有高溶解度和优异的分离选择性，能够实现LiFSI与杂质的快速有效分离。
[0017]优选地，步骤(1)所述超临界流体与双氟磺酰亚胺锂粗品的质量比为(2
‑
50):1，例如可以为3:1、5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、15:1、18:1、20:1、22:1、25:1、28:1、30:1、32:1、35:1、38:1、40:1、42:1、45:1或48:1等。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案，所述超临界流体与双氟磺酰亚胺锂粗品的质量比为(2
‑
50):1，进一步优选(2
‑
30):1，更进一步优选(3
‑
10):1，使超临界流体(萃取剂)与双氟磺酰亚胺锂进行有效充分地接触、互溶并与形成连续性的传质体系；如果双氟磺酰亚胺锂粗品的质量过大而超临界流体的用量不足，则会导致萃取率下降，难以实现LiFSI与杂质的有
效分离。
[0019]优选地，步骤(1)所述萃取的时间为0.1
‑
24h，例如可以为0.2h、0.5h、0.8h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、12h、14h、16h、18h、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法，其特征在于，所述提纯方法包括如下步骤：(1)采用超临界流体对双氟磺酰亚胺锂粗品进行萃取，得到萃取相；(2)将步骤(1)得到的萃取相进行分离，收集固体物质，得到纯化的双氟磺酰亚胺锂。2.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，步骤(1)所述超临界流体包括超临界二氧化硫和/或超临界氟化氢；优选地，步骤(1)所述超临界流体与双氟磺酰亚胺锂粗品的质量比为(2
‑
50):1；优选地，步骤(1)所述萃取的时间为0.1
‑
24h。3.根据权利要求1或2所述的提纯方法，其特征在于，步骤(1)所述萃取的温度为155
‑
200℃；优选地，步骤(1)所述超临界流体为超临界二氧化硫，所述萃取的温度为158
‑
195℃；优选地，步骤(1)所述超临界流体为超临界氟化氢，所述萃取的温度为185
‑
195℃。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的提纯方法，其特征在于，步骤(1)所述萃取的压力为5
‑
10MPa；优选地，步骤(1)所述超临界流体为超临界二氧化硫，所述萃取的压力为8
‑
10MPa；优选地，步骤(1)所述超临界流体为超临界氟化氢，所述萃取的压力为6
‑
10MPa。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的提纯方法，其特征在于，步骤(2)所述分离的温度为160
‑
200℃；优选地，所述超临界流体为超临界二氧化硫，步骤(2)所述分离的温度为160
‑
196℃；优选地，所述超临界流体为超临界氟化氢，步骤(2)所述分离的温度为190
‑
196℃。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的提纯方法，其特征在于，步骤(2)所述分离的压力为2
‑
8MPa；优选地，所述超临界流体为超临界二氧化硫，步骤(2)所述分离的压力为3
‑
6MPa；优选地，所述超临界流体为超临界氟化氢，步骤(2)所述分离的压力为4
‑
6MPa。7.根据权利要求1
‑
6...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，张春晖，于洪斌，
申请(专利权)人：浙江研一新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：