一种磺酰基胺盐的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磺酰基胺盐的制备方法，将磺酰基胺、碱金属化合物和脱水剂在溶剂中进行反应，反应结束后过滤，将所得滤液蒸发浓缩，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基胺盐产品。本发明专利技术有效地解决了现有技术因水分含量高导致析晶困难、收率低及因磺酰基胺盐水解导致阴离子含量高等问题，具有工艺简单，反应收率高，杂质离子含量低等优点。离子含量低等优点。离子含量低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种磺酰基胺盐的制备方法


[0001]本专利技术涉及离子电池
，具体涉及一种磺酰基胺盐的制备方法。

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。而钠电池由于其价格低、安全性高、环境友好等特性，被认为是一种适用于新能源并网、分布式发电及微电网的新型储能技术。
[0003]锂、钠离子电池市场迅猛发展的同时，其对电解质制备工艺和产品品质的要求也越来越严格，其中硫酸盐、氟离子、氯离子等阴离子含量均有较高的要求。
[0004]而以碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物等碱金属盐合成磺酰基胺盐电解质的工艺，反应过程中有水生成，由于磺酰基胺盐电解质与水结合力强、水溶性好，导致磺酰基胺盐结晶不易析出，收率低。如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，解决磺酰基胺盐等电解质制备过程中的水解问题成为目前研究的热点。
[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]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]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]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，从源头上解决了除水问题，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，现有磺酰基胺盐合成过程中存在因水分含量高导致析晶困难、收率低及因电解质水解导致阴离子含量高等问题。

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，提供一种工艺简单，反应收率高，杂质离子含量低的磺酰基胺盐的制备方法。
[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：一种磺酰基胺盐的制备方法，将磺酰基胺、碱金属化合物和脱水剂在溶剂中进行反应，反应结束后过滤，将所
得滤液蒸发浓缩，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基胺盐产品。
[0012]优选的，所述的磺酰基胺为双氟磺酰亚胺、双三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰全氟丁基磺酰亚胺中的一种。
[0013]优选的，所述的脱水剂为原羧酸酯、缩醛、缩酮、异氰酸酯中的至少一种。
[0014]更优选的，所述的脱水剂为原乙酸三甲酯、丙酮缩二甲醇、苯基异氰酸酯中的一种。
[0015]优选的，所述的溶剂为碳酸二甲酯、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、乙腈中的一种。
[0016]优选的，所述的碱金属化合物为碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氢氧化锂一水合物、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾中的一种。
[0017]优选的，所述的碱金属化合物中的碱金属与磺酰基胺的摩尔比为0.9～1.1:1，所述的脱水剂与磺酰基胺的摩尔比为0.5～2.5:1，所述的溶剂与磺酰基胺的质量比为5～15:1。
[0018]优选的，所述的反应的温度为
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10～10℃，反应的时间为4～25h。
[0019]针对目前磺酰基碱金属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碱金属化合物在溶剂及脱水剂存在下进行反应，反应生成的水与脱水剂进行反应而除去，从而有效地解决了现有技术因水分含量高导致析晶困难、收率低及因磺酰基胺盐水解导致阴离子含量高等问题，具有工艺简单，反应收率高，杂质离子含量低等优点。
[0020]本专利技术中，磺酰基胺可为氟磺酰基、碳原子数为1～6的直链或支链烷烃的烷基或全氟烷基磺酰基胺，所述的磺酰基胺优选为双氟磺酰亚胺、双三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰全氟丁基磺酰亚胺中的一种。实际操作中，磺酰基胺可通过滴加的方式投料，滴加速度不能过快，过快则反应温度难以控制，因此滴加时间一般为0.2～2h。
[0021]本专利技术中，所用的碱金属化合物优选为碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、氢氧化锂一水合物、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾中的一种。碱金属化合物与磺酰基胺投料比太大易造成碱金属化合物浪费；太小则磺酰基胺反应不完全，因此本专利技术中碱金属化合物中的碱金属与磺酰基胺的摩尔比优选为0.9～1.1:1。
[0022]本专利技术中，脱水剂可为原羧酸酯、缩醛、缩酮、异氰酸酯等。所述的原羧酸酯通式为R1C(OR2)3，其中R1为氢原子、碳原子数为1～4的烃基，优选为原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯、原乙酸三甲酯等；所述的缩醛与缩酮通式为R1R2C(OR3)2，其中R1、R2分别为氢原子、碳原子数为1～4的烃基，优选为丙酮缩二甲醇、丁酮缩二甲醇、丙酮缩二乙醇等；异氰酸酯通式为RNCO，其中R为碳原子数为1～8的烃基，优选为苯基异氰酸酯、丁基异氰酸酯等。脱水剂投料方式不是固定的，可以在磺酰基胺投料前一次性加入，也可以在磺酰基胺投料后一次性加入；也可以以滴加的方式加入。脱水剂需略为过量，以保证体系中的水分反应完全，因此本专利技术中脱水剂与磺酰基胺的摩尔比优选0.5～2.5:1。
[0023]本专利技术中，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、二异丙基醚、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；溶剂优选为碳酸二甲酯、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、乙腈中的一种。溶剂用量少，反应液粘稠，不利于反应进行；用量大则不经济，因此本专利技术中溶剂与磺酰基胺的质量比优选为5～15:1。
[0024]本专利技术中，反应温度对反应产物中杂质控制尤为重要，温度高，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，因此本专利技术中反应温度优选为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺酰基胺盐的制备方法，其特征在于，将磺酰基胺、碱金属化合物和脱水剂在溶剂中进行反应，反应结束后过滤，将所得滤液浓缩，冷却，结晶，再次过滤得到磺酰基胺盐产品。2.根据权利要求1所述的磺酰基胺盐的制备方法，其特征在于，所述的磺酰基胺为双氟磺酰亚胺、双三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰三氟甲基磺酰亚胺、氟磺酰全氟丁基磺酰亚胺中的一种。3.根据权利要求1所述的磺酰基胺盐的制备方法，其特征在于，所述的脱水剂为原羧酸酯、缩醛、缩酮、异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求3所述的磺酰基胺盐的制备方法，其特征在于，所述的脱水剂为原乙酸三甲酯、丙酮缩二甲醇、苯基异氰酸酯中的一种。5.根据权利要求1所述的磺酰基胺盐的制备方法，其特征在于，所...

【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：