一种双氟磺酰亚胺锂制备方法与流程

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本发明涉及电解质锂盐技术领域，具体为一种双氟磺酰亚胺锂制备方法。背景技术：2.锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应和无污染的优点，近年来，锂离子电池以不可比拟的优势迅速占领了很多领域，被广泛应用于大家所熟知的移动电话，笔记本电脑，小型摄像机，电动汽车等产品中。随着市场不断的扩大，锂离子电池的需求也在不断扩大。3.目前主要使用的电解质为六氟磷酸锂，因为六氟磷酸锂具有较好的电导率，能形成稳定的固体电解质膜、内阻小和充放电速度快等优点，但是六氟磷酸锂对于水分过于敏感，受热易分解为五氟化磷，在低温下生产的sei膜阻抗过大。4.双氟磺酰亚胺锂（lifsi）是一种锂离子电池电解质锂盐，具有耐高低温特性，结构稳定，不易水解等优点，在应用安全性及稳定性上均优于目前广泛应用的六氟磷酸锂，是未来有望取代六氟磷酸锂作为主电解质锂盐的理想替代产品。5.目前，国内外公开报道的双氟磺酰亚胺锂的制备技术，主要有两种路线：一种是由双氟磺酰亚胺钾盐与双氟磺酰亚胺锂或高氯酸锂等有机锂盐在非质子有机溶剂中发生复分解反应，生成双氟磺酰亚胺锂和四氟硼酸钾或高氯酸钾，再经过滤分离，蒸发浓缩结晶得到产品。其缺陷在于：1）复分解反应难以完全，产品中残留的钾离子较高；2）作为反应原料的双氟磺酰亚胺锂和高氯酸锂在反应有机溶剂中具有较大的溶解度，难以分离，得到的产品中往往含有部分未反应或过量的原料，产品纯度不高；3）原料双氟磺酰亚胺锂或高氯酸锂等有机锂盐售价较高，导致制造成本偏高；高氯酸锂为易爆性化合物，带来一定的安全风险，不适用于工业化生产。6.另一种路线是双氟磺酰亚胺与碱性锂盐如氢氧化锂或碳酸锂等在低极性有机溶剂中发生酸碱中和反应，生成双氟磺酰亚胺锂和水。再通过加入二氯亚砜与水反应生成氯化氢和二氧化硫气体，以达到除水目的。过滤，固液分离，再进行进一步的纯化处理得到产品。其主要缺陷在于：1）双氟磺酰亚胺为质子强酸，与碱反应剧烈，产生大量热量。反应过程需冷冻低温控制，能耗高；2）该反应本质为酸碱中和反应，同时生成等摩尔的水，采用二氯亚砜除水反应难以彻底，反应时间较长，三废多。同时，除水反应过程易造成产品部分水解，导致产品中水份残留、氯离子和硫酸根离子超标，难以得到高品质的产品。7.因此提出一种双氟磺酰亚胺锂制备方法以解决上述问题。技术实现要素：8.本发明的目的在于提供一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，以解决上述背景技术中的问题。9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，制备方法步骤如下：0.06mpa下减压蒸馏得到200.0g双氯磺酰亚胺，减压蒸馏的收集温度为100℃；3）、向200g双氯磺酰亚胺中缓慢通入50.0g汽化的无水氟化氢，在80℃下反应12h，得到175.0g双氟磺酰亚胺；4）、将23g99.9%氟化锂加入175.0g双氟磺酰亚胺中，在温度为120℃下反应2h得到产品双氟磺酰亚胺锂165g；5）、将165.0g双氟磺酰亚胺锂在80℃下烘干8h，得到纯度99.55%的双氟磺酰亚胺锂155g，收率为86.4%；实施例2双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括如下步骤：1）、将200g硫酰氯和17g氨气加入400g三乙胺的溶液中反应，反应温度为30℃，反应50h，生成et3nhn（so2cl）2；2）、将浓硫酸加入溶液中置换出双氯磺酰亚胺，在压力为-0.08mpa下减压蒸馏得到145.0g双氯磺酰亚胺，浓硫酸的浓度为98%，减压蒸馏的收集温度为110℃；3）、向145.0g双氯磺酰亚胺中缓慢通入40.0g无水氟化氢，在100℃下反应10h，得到135.0g双氟磺酰亚胺；4）、将18g99.9%氟化锂加入135g双氟磺酰亚胺中，在温度为130℃下反应1.5h得到产品双氟磺酰亚胺锂130g；5）、将130g双氟磺酰亚胺锂在70℃下烘干12h，得到纯度99.63%的双氟磺酰亚胺锂122g，收率为86.9%；实施例3双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括如下步骤：1）、将150.0g硫酰氯和17.0g氨气加入450.0g三乙胺的溶液中反应，反应温度为30℃，反应50h，生成et3nhn（so2cl）2；2）、将浓硫酸加入溶液中置换出双氯磺酰亚胺，浓硫酸的浓度为98%。在压力为-0.08mpa下减压蒸馏得到87.0g双氯磺酰亚胺，减压蒸馏的收集温度为125℃；3）、向87.0g双氯磺酰亚胺中缓慢通入35.0g无水氟化氢，在100℃下反应10h，得到76.0g双氟磺酰亚胺；4）、将10.0g99.9%氟化锂加入76.0g双氟磺酰亚胺中，在温度为130℃下反应1.5h得到产品双氟磺酰亚胺锂70.0g；5）、将70.0g双氟磺酰亚胺锂在80℃下烘干5h，得到纯度99.65%的双氟磺酰亚胺锂64.5g，收率为82.7%；实施例4双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括如下步骤：1）、将135.0g硫酰氯和17.0g氨气加入400.0g三乙胺的溶液中反应，反应温度为30℃，反应50h，生成et3nhn（so2cl）2；2）、将浓硫酸加入溶液中置换出双氯磺酰亚胺，浓硫酸的浓度为98%，在压力为-0.08mpa下减压蒸馏得到101g双氯磺酰亚胺，减压蒸馏的收集温度为125℃；3）、向101.0g双氯磺酰亚胺中缓慢通入40.0g无水氟化氢，在100℃下反应10h，得到92.0g双氟磺酰亚胺；4）、将10.0g99.9%氟化锂加入92.0g双氟磺酰亚胺中，在温度为130℃下反应1.5h得到产品双氟磺酰亚胺锂75.0g；5）、将75.0g双氟磺酰亚胺锂在70℃下烘干6h，得到纯度99.60%的双氟磺酰亚胺锂71.0g，收率为91.0%。23.对上述实施例的样品分析，分析数据表如下：采用硫酰氯和氨气在有机碱三乙胺的条件下反应生成双氯磺酰亚胺的有机碱盐，再与强酸置换减压蒸馏得到双氟磺酰亚胺，再依次进行氟代和锂代，经过滤、干燥得到双氟磺酰亚胺锂，过程中减少了金属离子的产生，产品纯度高、品质好，反应可以连续进行，产生的氯化氢可以回收作为副产外卖，能耗少，三废产生少，流程简单清晰，对工业化连续生产有很大意义。24.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。25.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。技术特征：1.一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：制备方法步骤如下：1）、将氨气通入溶解有硫酰氯的三乙胺有机溶液中，使其发生反应，生成et3nn（so2cl）2；2）、将浓硫酸缓慢加入步骤1）反应后的有机溶液中置换出双氯磺酰亚胺，减压蒸馏得到双氯磺酰亚胺液体；3）、缓慢将无水氢氟酸液体通入步骤2）所得双氯磺酰亚胺液体中发生氟代反应生成双氟磺酰亚胺液体；4）、将步骤3）所得双氟磺酰亚胺液体缓慢滴加入预先装有氟化锂的反应器内反应生成双氟磺酰亚胺锂混合物；5）、将步骤4）所得双氟磺酰亚胺锂混合物过滤、干燥，得到高纯双氟磺酰亚胺锂晶体。2.根据权利要求1所述一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤1）中硫酰氯、氨气、三乙胺的比例为1-3:1:2.5-5。3.根据权利要求1所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤1）中反应温度为10-35℃，反应时间为40-60h。4.根据权利要求3所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤2）中浓硫酸的浓度为98%。5.根据权利要求1所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤2）中减压蒸馏的减压蒸馏压力为-0.05~-0.09mpa，减压蒸馏的收集温度为100-125℃。6.根据权利要求5所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤3）中氟代反应温度为0-20℃，反应时间为5~12h，。7.根据权利要求6所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤3）中双氯磺酰亚胺液体和无水氟化氢液体添加比例为1：2.5-4。8.根据权利要求1所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤4）中所述氟化锂与双氟磺酰亚胺的摩尔比为1∶1-1.1；。9.根据权利要求8所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤4）反应温度为60~80℃，反应时间为5~12h。10.根据权利要求9所述的一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，其特征在于：所述步骤5）的干燥温度为80~90℃，干燥时间为5~8h。技术总结本发明公开了一种双氟磺酰亚胺锂制备方法，涉及电解质锂盐技术领域，制备方法步骤如下：1）、将氨气通入溶解有硫酰氯的三乙胺有机溶液中，使其发生反应，生成Et3NN（SO2CL）2；2）、将浓硫酸缓慢加入步骤1）反应后的有机溶液中置换出双氯磺酰亚胺，减压蒸馏得到双氯磺酰亚胺液体；3）、缓慢将无水氢氟酸液体通入步骤2）所得双氯磺酰亚胺液体中发生氟代反应生成双氟磺酰亚胺液体；通过上述方式，本发明采用硫酰氯和氨气在有机碱三乙胺的条件下反应生成双氯磺酰亚胺的有机碱盐，再与强酸置换减压蒸馏得到双氟磺酰亚胺，再依次进行氟代和锂代，经过滤、干燥得到双氟磺酰亚胺锂，过程中减少了金属离子的产生，产品纯度高、品质好。品质好。技术研发人员：薛飞 叶志松 李越 姚强 王开涛 盛晓东受保护的技术使用者：江苏泰际材料科技有限公司技术研发日：2022.06.24技术公布日：2022/8/30









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