一种高纯双氟磺酰亚胺的制备方法与流程

本发明涉及双氟磺酰亚胺的制备，尤其是涉及一种高纯双氟磺酰亚胺的纯化方法。

背景技术：

1、双氟磺酰亚胺锂是一种新型锂盐，具有电导率高、热稳定性高、耐水解、抑制电池气涨等诸多优点，被认为是下一代锂离子电池电解质盐。

2、现有技术中，双氟磺酰亚胺是制备双氟磺酰亚胺锂的主要原料，沸点为170℃，熔点为17℃。目前普遍采用氨基磺酸、二氯亚砜、氯磺酸为原料或氯磺酸异腈酸酯、氯磺酸为原料制备双氯磺酰亚胺，再经无水氟化氢或氟盐进行氟化，产生双氟磺酰亚胺。该反应容易生成氯化氢及氟磺酸，且难以通过精馏除去，导致后续双氟磺酰亚胺金属盐的纯度不能满足电解质的要求。

3、为了提高双氟磺酰亚胺金属盐的纯度，现有比较热点的研究是提高其原料双氟磺酰亚胺的纯度。

4、专利cn113912028a公开了一种将酸或碱金属盐加入双氟磺酰亚胺粗品，反应纯化双氟磺酰亚胺的方法。该方法可将双氟磺酰亚胺中的氯离子降低到10ppm以下，但除杂过程耗时长，收率低，不能除去氟磺酸等其他阴离子杂质，且碱金属的引入可能引起阳离子的升高。

5、专利cn113710649a公开了以气态氨与氟磺酸反应产生氟磺酸铵，从而纯化双(氟磺酰基)亚胺的方法。该方法所用氨气属于危险化学品，操作不方便，且氨气容易与双氟磺酰亚胺反应导致产品收率降低。

6、专利cn111634895a、cn110697668b等公开了一种将粗品双氟磺酰亚胺溶于溶剂中，通过降温结晶，洗涤，除去杂质的方法。该方法利用组分的熔点进行了分离，但单次结晶对双氟磺酰亚胺产品中的氯化氢及氟磺酸杂质难以有效，想要达到预期纯度的产品需不断重复结晶工艺，操作繁琐，收率低。

7、综上所述，现有技术中公开的双氟磺酰亚胺的提纯方法不仅容易造成双氟磺酰亚胺产品的大量损失，且都存在或操作繁琐，或能耗高污染大，或仅针对某一杂质等问题，不能同时去除氯化氢及氟磺酸等杂质，双氟磺酰亚胺纯度仍难以满足后续电解质盐的要求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种工艺简单，能耗低，产品收率高，能够有效去除氯离子和氟磺酸离子等杂质，且适合产业化生产的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、a1.在惰性气体保护下，将双氟磺酰亚胺粗品溶解于有机溶剂中，在-50～17℃温度下，保温1～5h；

5、a2.将铵盐加入a1所述反应体系中，反应0.5～5h，再升温17～80℃，反应0.5～5h，得到反应生成物；所述反应生成物包括不溶性氯化物盐和氟磺酸盐；

6、a3.通过减压蒸馏得到高纯双氟磺酰亚胺。

7、所述双氟磺酰亚胺粗品包括氯化氢或氟磺酸中的至少一种。

8、本发明采用铵盐与双氟磺酰亚胺中的氯化氢或氟磺酸等杂质反应，生成不溶性铵盐，再通过分离除去不溶性盐以及高沸点弱酸，从而得到高纯双氟磺酰亚胺。但在纯化过程中，铵盐容易与双氟磺酰亚胺反应，从而导致双氟磺酰亚胺产品收率降低。本发明采用在双氟磺酰亚胺与有机溶剂的固液混合相中进行除杂反应，有效避免了铵盐与双氟磺酰亚胺的副反应发生。

9、所述有机溶剂能溶解双氟磺酰亚胺和铵盐即可。具体地，所述有机溶剂选自烷烃、烯烃、卤代烃中的至少一种；优选地，所述有机溶剂选自卤烷烃、卤代烃中的至少一种；更优选地，所述有机溶剂选自二氯甲烷或二氯乙烷中的至少一种。

10、所述有机溶剂的水分含量低于100ppm；优选地，所述有机溶剂水分含量低于50ppm。

11、所述步骤a1中，所述惰性气体选自高纯氮气、高纯氩气、高纯氦气中的至少一种；优选地，所述惰性气体为高纯氮气或高纯氩气。

12、优选地，在a1步骤中，在惰性气体保护下，将双氟磺酰亚胺粗品溶解于有机溶剂中，在-30～17℃温度下，保温2～4h。

13、所述铵盐为无机铵盐或有机铵盐，所述无机铵盐选自氨基磺酸铵、钼酸铵、钨酸铵、磷酸铵或聚磷酸铵中的至少一种；优选地，所述无机铵盐选自钼酸铵、钨酸铵、磷酸铵中的至少一种。所述有机铵盐选自氨基甲酸胺、草酸铵、柠檬酸铵、苹果酸铵、酒石酸铵、苯甲酸铵、水杨酸铵、琥珀酸铵、甘氨酸铵或乙二胺四乙酸铵中的至少一种；优选地，所述有机铵盐选自氨基甲酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、琥珀酸铵中的至少一种。

14、所述铵盐中的水分会导致双氟磺酰亚胺在反应过程中分解，容易造成双氟磺酰亚胺产品的大量损失，故，铵盐中的水分含量不高于0.1％；优选地，铵盐中的水分含量不高于0.01％。

15、所述步骤a2中，所述铵盐中可解离的铵离子过多，容易导致铵根离子的升高，铵根离子会与双氟磺酰亚胺粗品发生副反应，从而降低产品收率；所述铵盐中可解离的铵离子过少，则不会彻底去除双氟磺酰亚胺粗品中氯化氢及氟磺酸杂质。具体地，所述铵盐中可解离的铵离子摩尔数与双氟磺酰亚胺粗品中氯离子、氟磺酸离子的摩尔数之和的比为(1～4):1，优选为(1～2):1，更优选为(1～1.2):1。

16、所述步骤a2中，所述反应温度为-50～17℃，反应时间为0.5～5h，再升温17～80℃，反应0.5～5h；优选地，所述反应温度为-30～17℃，反应时间为0.5～4h，再升温20～70℃，反应0.5～4h；更为优选地，所述反应温度为-15～17℃，反应时间为1～3h，再升温25～60℃，反应1～3h。

17、所述步骤a2得到的所述反应生成物，能够通过分离手段就能有效去除，从而得到高纯双氟磺酰亚胺。所述反应生成物选自不溶性氯化物盐、氟磺酸盐或高沸物中的至少一种。

18、具体地，本发明所述步骤a3中，通过蒸馏将a2步骤反应得到的反应液中的有机溶剂蒸出，再通过减压蒸馏，得到高纯双氟磺酰亚胺产品。

19、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

20、1.本发明所述铵盐能够有效降低双氟磺酰亚胺粗品中的氯化氢及氟磺酸杂质；

21、2.本发明采用在双氟磺酰亚胺与有机溶剂的固液混合相中去除杂质，避免了双氟磺酰亚胺的损耗，收率达到90％以上；

22、3.本发明的所述方法工艺简单，能耗低，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述双氟磺酰亚胺粗品中包含氯化氢或氟磺酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自烷烃、烯烃、卤代烃中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂的水分含量低于100ppm。

5.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为高纯氮气、高纯氩气或高纯氦气。

6.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述铵盐为无机铵盐或有机铵盐，所述无机铵盐选自氨基磺酸铵、钼酸铵、钨酸铵、磷酸铵或聚磷酸铵中的至少一种；所述有机铵盐选自氨基甲酸胺、草酸铵、柠檬酸铵、苹果酸铵、酒石酸铵、苯甲酸铵、水杨酸铵、琥珀酸铵、甘氨酸铵或乙二胺四乙酸铵中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤a2中，所述铵盐中可解离的铵离子摩尔数与双氟磺酰亚胺粗品中氯离子、氟磺酸离子的摩尔数之和的比为(1～4):1。

8.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤a2中，所述反应温度为-30～17℃，反应时间为0.5～4h，再升温20～70℃，反应0.5～4h，得到反应生成物。

9.根据权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤a3中，所述分离选自过滤、蒸馏或精馏中至少一种。

技术总结本发明公开了一种高纯双氟磺酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：A1.在惰性气体保护下，将双氟磺酰亚胺粗品溶解于有机溶剂中，在‑50～17℃温度下，保温1～5h；A2.将铵盐加入A1所述反应体系中，反应0.5～5h，再升温17～80℃，反应0.5～5h，得到反应生成物；所述反应生成物包括不溶性氯化物盐和氟磺酸盐；A3.通过减压蒸馏得到高纯双氟磺酰亚胺。本发明工艺简单，能耗低，产品收率高，能够有效去除氯离子和氟磺酸离子等杂质，且适合产业化生产。技术研发人员：项文勤,陈明炎,张勇耀,倪航,洪健,杜冠华受保护的技术使用者：浙江蓝天环保高科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29