一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法与流程

本发明涉及化工，尤其是涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

背景技术：

1、六氟磷酸锂作为电解质锂盐在锂离子电池中应用广泛，其具有优异的离子电导率及电化学稳定性，然而六氟磷酸锂热稳定性相对较差，遇水易分解产生氢氟酸；双氟磺酰亚胺锂(lifsi)是一种新型电解质锂盐，分子式为li[n(so2f)2]，其具有优异的热稳定性和安全性，且与电极有着较好的相容性，被认为最有可能取代六氟磷酸锂的电解质锂盐。

2、相关技术中，双氟磺酰亚胺锂的主流制备工艺主要以氨基磺酸与二氯亚砜、氯磺酸为原料先合成双氯磺酰亚胺，然后将双氯磺酰亚胺与氟化氢混合进行反应，得到双氟磺酰亚胺，再与氟化锂反应即得双氟磺酰亚胺锂，其反应式如下：

3、nh2so3h+2socl2+clso3h→(so2cl)2nh+2so2↑+3hcl↑；

4、(so2cl)2nh+2hf→(so2f)2nh+2hcl↑；

5、(so2f)2nh+lif＝fso2nliso2f+hf↑。

6、可见传统的双氟磺酰亚胺锂在制备过程中会产生大量的氯化氢废气，对环境易造成污染，不符合绿色化工产业发展要求。

7、因此，需要寻求一种符合绿色化工产业发展要求的双氟磺酰亚胺锂的制备工艺。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，本发明的制备方法具有收率高、废弃排放量少，符合绿色化工产业发展要求的优点。

2、本发明的一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括：

3、步骤s1、将氨基磺酸、氯化亚砜和三氧化硫混合，反应后减压蒸馏获得双氯磺酰亚胺；

4、步骤s2、在极性溶剂中加入所述双氯磺酰亚胺、三氟化锑和碳酸钾反应，并调节ph值至中性，固液分离，收集液相，得双氟磺酰亚胺钾溶液；

5、步骤s3、向所述双氟磺酰亚胺钾溶液中加入高氯酸锂溶液，固液分离，收集液相，加入二氯甲烷进行重结晶，干燥后即得双氟磺酰亚胺锂。

6、根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：

7、(1)本发明以氨基磺酸、氯化亚砜和三氧化硫作为初始制备原料，制备双氯磺酰亚胺，该过程相对于传统以氯磺酸为制备原料的工艺，显著降低了1/3的hcl废气的排放量，且具有较高的产品回收率，其中涉及的合成反应路线：

8、nh2so3h+2socl2+so3→h[n(so2cl)2]+2so2↑+2hcl↑。

9、在本发明中，反应过程中产生的二氧化硫、氯化氢尾气经过多级吸收塔吸收，可得到副产盐酸水溶液以及二氧化硫气体，其中盐酸水溶液可用于后续调节ph值，二氧化硫可回收套用至氯化亚砜生产工艺。

10、(2)在以双氯磺酰亚胺为原料制备双氟磺酰亚胺锂的过程中，本发明通过添加三氟化锑和碳酸钾进行处理，生成sb2o3和kcl，由于sb2o3和kcl不易溶于碳酸二甲酯和乙腈等有机溶剂，因此只需要通过简单过滤的方法就能够将其去除，该方法不仅有效解决了传统由于氟化氢氟化处理带来的hcl废气排放量过高的技术问题，而且克服了因sbcl3易升华造成的操作和产品纯度问题。此外，该过程无hcl和hf废气的排放，符合绿色化工产业发展要求，该过程涉及的合成反应路线包括：

11、6h[n(so2cl)2]+4sbf3+9k2co3→6k[n(so2f)2]+9co2↑+2sb2o3↓+12kcl↓+3h2o；

12、k[n(so2cl)2]+liclo4→li[n(so2cl)2]+kclo4↓。

13、(3)本发明的双氟磺酰亚胺锂制备方法操作简单，产物易分离提纯，且无环境污染，适合于工业化大量生产。

14、在本发明的一些实施方式中，所述氨基磺酸、氯化亚砜和三氧化硫的摩尔比为1：0.8～1.5：1。

15、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述反应的温度为60～90℃；

16、优选地，所述反应的时间为6～12h；

17、优选地，所述反应的压力为0.1～0.5mpa。

18、在本发明的一些实施方式中，所述减压蒸馏的温度为110℃～120℃；

19、优选地，所述减压蒸馏的的压力为1～5mmhg。

20、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述极性溶剂为碳酸二甲酯和乙腈中的至少一种。

21、在本发明的一些实施方式中，所述双氯磺酰亚胺、三氟化锑和碳酸钾的摩尔比为1：0.5～1：1.5～2.5。

22、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述反应是在惰性气体条件下进行。

23、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述反应过程中加入分子筛，用于吸收水份，以便于提高收率。

24、在本发明的一些实施方式中，所述调节ph值所用的试剂为盐酸。

25、在本发明的一些实施方式中，所述固液分离的方法为减压过滤。

26、在本发明的一些实施方式中，所述高氯酸锂溶液为含高氯酸锂的碳酸二甲酯溶液或含高氯酸锂的乙腈溶液；

27、优选地，所述高氯酸锂的摩尔质量为1.5～2.5。

28、在本发明的一些实施方式中，所述干燥为真空干燥；优选地，所述干燥的温度为45～65℃。

29、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基磺酸、氯化亚砜和三氧化硫的摩尔比为1：0.8～1.5：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述反应的温度为60～90℃；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减压蒸馏的温度为110℃～120℃；

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述极性溶剂为碳酸二甲酯和乙腈中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双氯磺酰亚胺、三氟化锑和碳酸钾的摩尔比为1：0.5～1：1.5～2.5。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应是在惰性气体条件下进行。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固液分离的方法为减压过滤。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高氯酸锂溶液为含高氯酸锂的碳酸二甲酯溶液或含高氯酸锂的乙腈溶液；

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥；优选地，所述干燥的温度为45～65℃。

技术总结
本发明公开了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法。本发明的双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括：步骤S1、将氨基磺酸、氯化亚砜和三氧化硫混合，反应后减压蒸馏获得双氯磺酰亚胺；步骤S2、在极性溶剂中加入所述双氯磺酰亚胺、三氟化锑和碳酸钾反应，并调节pH值至中性，固液分离，收集液相，得双氟磺酰亚胺钾溶液；步骤S3、向所述双氟磺酰亚胺钾溶液中加入高氯酸锂溶液，固液分离，收集液相，加入二氯甲烷进行重结晶，干燥后即得双氟磺酰亚胺锂。本发明的双氟磺酰亚胺锂制备方法具有收率高、废弃排放量少，符合绿色化工产业发展要求的优点，可广泛应用于工业化生产。

技术研发人员：邵俊华,孔东波,张利娟,龚国斌,李海杰,王郝为,闫志卫,王亚洲,闫国锋,郭飞,韩飞,宋东亮,施艳霞,李渠成,谢佳庆
受保护的技术使用者：湖南法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12