一种无水双氟磺酰亚胺锂的制备方法与流程

本发明属于电解液，具体涉及一种无水双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

背景技术：

1、双氟磺酰亚胺锂作为新的电解液添加剂，越来越被市场所认可，而且广泛应用于离子液体制备和催化剂，市场需求量与日俱增。电车替代油车大势所趋，随着锂电池技术的日益成熟，更将助推电车进一步发展。电池需求量激增，尤其锂电池需求量更是供不应求，其所配套的电解液也水涨船高。此外，电池能否具有出色的性能，不仅是由设计和电极所主导的，电解液性能的高低同样具有决定性的意义，因此电解液的研究任重而道远。

2、现今锂电池在电池行业中占据着主导地位，各类电解液的制备方法更是层出不穷，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂等的合成更是如火如荼；目前双氟磺酰亚胺锂的各方面性能都十分优良，其具有极大的发展前景。

3、专利cn106365132a提供了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其先制双氟磺酰亚胺，然后将其与碳酸锂进行反应，制得双氟磺酰亚胺锂，其反应过程会生成大量的水，因双氟磺酰亚胺锂具有极强的吸水性，因此极难分离。

4、而专利us2004097757提供了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其将氟化锂直接与双氯磺酰亚胺进行反应，该反应过程虽然没有水生成，但是其会生成大量的氟化氢，对反应设备的材质要求极高而且后期会有大量的酸残余，也是极难脱除的。

5、因此，本领域期望开发一种经济高效的双氟磺酰亚胺锂的制备方法来改善现有合成方法中存在的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种新的制备方法，不仅可以直接产出无水的双氟磺酰亚胺锂固盐，而且其制备步骤少，省去了干燥步骤，解决了传统工艺流程中生产时间较长的问题；全程低温反应，大幅降低了产品在干燥过中造成的分解，产品品质得到了提升。

2、为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种无水双氟磺酰亚胺的制备方法，包括通过将双氟磺酰亚胺与锂盐在混合溶剂与抑制剂存在的条件下通入高压二氧化碳进行反应，反应结束后通过反溶剂结晶法将产品进行分离提纯的步骤。

4、一些具体的实施方案中，所述的抑制剂为烷基苯磺酸钠类表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、二十烷基苯磺酸钠等，优选为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的至少任一种；

5、所述的混合溶剂选自碳酸酯类化合物，苯类化合物和/或醚类化合物中的两种或多种；

6、优选地，所述碳酸酯类化合物选自emc、dmc、dec、ec中的一种或多种；所述苯类化合物选自甲苯、二甲苯、三甲苯中的至少任一种；所述醚类化合物为mtbe、二乙二醇二甲醚、二氧六环、四氢呋喃中的一种或多种；

7、更优选地，所述碳酸酯类化合物和其余溶剂的质量比例为0.1～5：1，例如0.2：1、0.5：1、1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1等，优选为0.5～3：1。

8、一些具体的实施方案中，所述的原料双氟磺酰亚胺纯度为99wt％以上，例如99.5％等。

9、一些具体的实施方案中，所述的锂盐选自碳酸锂、磷酸锂、氟化锂、硫酸锂等中的至少任一种，优选为碳酸锂、磷酸锂中的任一种。

10、一些具体的实施方案中，所述的双氟磺酰亚胺与锂盐中锂元素的摩尔比为0.9-1.3：1，例如1：1、1.1：1、1.2：1等，优选为1-1.1：1；具体地，例如所述双氟磺酰亚胺与锂盐中锂元素的投料摩尔比为：0.9～1.2：1，优选为1～1.1：1。

11、一些具体的实施方案中，所述的抑制剂的添加量为锂盐质量的5wt％～20wt％，例如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％等，优选为8wt％～15wt％。

12、本发明中，所述的溶剂均需脱水处理，具体的脱水形式不限，例如经过分子筛吸附脱水等；也可直接进行采购，只需将水含量控制在5ppm以下，且金属离子总量不超20ppm即可。

13、一些具体的实施方案中，所述混合溶剂中含有碳酸酯类化合物溶剂，以及其余溶剂，所述的其余溶剂的添加量为双氟磺酰亚胺质量的10～100wt％，例如20％、

14、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等，优选占比为30～60％；所述的其余溶剂可以是单独的苯类溶剂或醚类溶剂，亦或是苯类醚类溶剂同时存在的任意比例组合。

15、一些具体的实施方案中，所述的高压二氧化碳的纯度为90.0％以上，优选纯度为95％以上，例如96％、98％、99％等，所使用的二氧化碳中其余杂质气可以为氦气、氮气等惰性气体，且水含量小于0.1ppm；所述二氧化碳通入后反应器内的压力为15～30mpa，例如16mpa、17mpa、18mpa、19mpa、18mpa、20mpa、21mpa、22mpa、23mpa、24mpa、25mpa、28mpa、30mpa等，优选为20～25mpa。

16、一些具体的实施方案中，所述反应的反应温度为：-50～100℃，例如-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃等，优选为-40～30℃。

17、一些具体的实施方案中，所述反应的反应时间为5～120min，例如10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min等，优选为20～60min。

18、本发明中，所述的反应过程，其反应釜的气相空间尽量保持在总应体积的三分之一以上，以保证二氧化碳的充足，并对反应压力波动起到一定的缓冲，以此达到保证安全的目的；所述的反应釜例如可以选用自吸式搅拌桨，搅拌速率可以根据实际的工况条件作出相应的调整，以达到有效的自吸效果。

19、一些具体的实施方案中，所述反溶剂结晶法，所述的反溶剂为对双氟磺酰亚胺产品溶解度小于0.5wt％的有机溶剂，例如为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈等对产品溶解度小于0.5wt％的有机溶剂，优选为二氯甲烷和/或乙腈。

20、一些具体的实施方案中，所述的反溶剂加入量与良溶剂(例如碳酸酯类化合物溶剂)的质量比为1～10：1，例如2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1、8：1、9：1等，优选为3～5：1；反溶剂的结晶时间为0.5～12h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h等，优选为1～3h。

21、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果在于：

22、本发明的制备方法，可以直接得到几乎无水的双氟磺酰亚胺锂产品，且各项指标均可达标，既不像传统的碳酸锂法生成大量的水，造成难以脱除问题；同时不会存在氟化锂成盐法生成大量的hf，对反应设备造成极强的腐蚀的问题，以及产品酸值难以达标的问题。

23、本发明的制备方法操作简单，产品纯度高，可达99.9％以上，产品杂质少，水含量极低，酸值低，该方法制备的产品具有极强的市场竞争力。