一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法与流程

本发明属于锂电新材料，具体是一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池中的电解质锂盐对于电池的性能有着至关重要的影响。在锂离子电池电解液中，双氟磺酰亚胺锂(lifsi)作为一种新型电解质锂盐，具有较高的电化学稳定性和热稳定性，能够与锂金属电极、石墨电极良好地配合，同时也具有良好的环保性能、低温性能和安全性能，因此是目前最具有产业化前景的锂电池电解质锂盐。

2、据文献报道，目前影响锂电池电解液使用性能的主要原因之一是lifsi带入的杂质在电池负极发生氧化还原副反应，尤其是lifsi结晶过程使用的溶剂分子具有较差的耐氧化性。lifsi结晶过程由于晶格结构包夹、表面高能吸附等原因导致产品的溶剂残留高达2000ppm以上，而该项杂质含量无法通过常规的离子色谱仪检测lifsi纯度数据中反馈。由于lifsi与溶剂分子之间较强的作用力，也难以通过气相色谱等快速检测方法给出准确含量，采用定量h-nmr的方法可以给出较为准确的含量，但是检测成本较高、时间周期长，因此受到行业产品指标的忽视。总之，由于目前工艺研发水平及检测方法的限制，真正的低溶残双氟磺酰亚胺锂在市场上仍然缺乏，该点直接影响高品质锂电池电解液的发展。

3、专利cn113562710b公开了一种降低双氟磺酰亚胺锂盐中溶剂残留的方法，其方法的本质原理在于加入一种与lifsi相互作用力更强的第三类溶剂，来降低原本结晶体系的两个溶剂与lifsi的结合力，然后匹配长时间的干燥过程来实现溶剂残留减少。该方法的问题在于：（1）使用3种溶剂，造成溶剂回收困难；（2）干燥过程复杂、周期长（21小时以上），能耗高；（3）无法从结晶源头上避免晶格结构中包夹的溶剂分子，难以实现极低的溶剂残留。因此，该专利的方法难以作为可靠的工业化制备低溶残双氟磺酰亚胺锂的方法。

4、因此，本领域迫切需要一种制备低溶残双氟磺酰亚胺锂的方法，以解决lifsi结晶过程包夹或吸附溶剂问题，用于满足高端锂离子电解液的市场需求。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的是提供一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：

4、1）将双氟磺酰亚胺锂粗品溶于氟腈类有机溶剂中，得到双氟磺酰亚胺锂粗品溶液，将所得双氟磺酰亚胺锂粗品溶液加入预处理釜中，在搅拌状态下向其中通入高纯二氧化碳气体调节体系ph为5.0~5.5，停止通气，得到混合溶液；

5、2）向步骤1）得到的混合溶液中加入吸附助滤剂，搅拌0.5~1h后，再经过精密过滤器过滤，得到滤液；

6、3）将步骤2）所得滤液转移至结晶器，在10~70℃，0.5~20kpa条件下进行减压蒸馏，随着氟腈类有机溶剂的蒸出，同时向溶液中加入不良溶剂保持结晶器内质量恒定，检测结晶器内溶液粘度达到300厘泊时，向溶液中加入晶型诱导剂；其中不良溶剂为苯类、烷烃或氯代烷烃类溶剂；

7、4）继续减压蒸馏至体系内氟腈类有机溶剂含量小于0.5%，结束结晶，过滤，所得滤饼转移至真空干燥器，干燥得到低溶残双氟磺酰亚胺锂。

8、步骤1）中所述氟腈类有机溶剂为氟乙腈、二氟乙腈、3,3,3-三氟丙腈或2,3,3,3-四氟丙腈。

9、步骤1）中所述双氟磺酰亚胺锂粗品溶液的质量浓度为30~60%，水分含量低于3000ppm。

10、步骤2）中所述吸附助滤剂为分子筛、活性炭或活性白土；加入量为混合溶液质量的0.1~5%。

11、步骤2）中所述精密过滤器为过滤精度<0.1um的过滤设备。

12、步骤3）中所述不良溶剂为氯苯、二氯苯、正己烷、二氯甲烷或四氯乙烷。

13、步骤3）中所述晶型诱导剂为将双氟磺酰亚胺锂和不良溶剂混合制备成浆料，再加入氟腈类有机溶剂，搅拌30min后制备得到；其中双氟磺酰亚胺锂、氟腈类有机溶剂和不良溶剂的质量比为100：1~5：95~99，并且氟腈类有机溶剂和不良溶剂的质量总和与双氟磺酰亚胺锂的质量相同；所述双氟磺酰亚胺锂的微观形貌为薄片状六边形晶体；所述晶型诱导剂的加入量为结晶器内溶液质量的0.1~5%。

14、步骤4）中所述真空干燥器的干燥参数为在0.1~0.5kpa、 30~50℃下进行干燥2~10h。

15、优选地，步骤2）中所述吸附助滤剂为分子筛；加入量为混合溶液质量的0.5~2%；所述精密过滤器为两级串联陶瓷膜过滤设备。

16、优选地，步骤3）中所述晶型诱导剂的加入量为结晶器内溶液质量的0.5~2%。

17、本发明相比现有技术具有以下优点：

18、本发明的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，采用含氟腈类溶剂作为溶解双氟磺酰亚胺锂的良溶剂，该类溶剂与lifsi具有较弱的溶剂化能，有利于降低溶剂分子在lifsi结晶过程中的结构包夹；通过调节体系ph给结晶提供一个弱酸性环境，弱酸性有助于晶型结构更好，溶残更低；吸附助滤剂的加入是为了加强过滤效果，将纳米级的固体杂质吸附去除。

19、本发明的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，采用片状形貌的双氟磺

20、酰亚胺锂作为晶种，所使用晶种的sem图如图1所示，通过混合溶剂对晶体表面的刻蚀处理来调节其表面活性，合适的表面活性可以诱导结晶过程形成特定形貌（形状及尺寸）的产品，经研究数据表明本发明制备的片状六边形形貌的产品具有较低的溶剂包夹特性。

21、本发明的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，可以在结晶过程实现更高纯度的晶体制备，从源头上解决溶剂包夹和吸附问题，从而可以使用更低的干燥参数来完成干燥过程，具有绿色节能的优势。

技术特征：

1.一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述氟腈类有机溶剂为氟乙腈、二氟乙腈、3,3,3-三氟丙腈或2,3,3,3-四氟丙腈。

3.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述双氟磺酰亚胺锂粗品溶液的质量浓度为30~60%，水分含量低于3000ppm。

4.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述吸附助滤剂为分子筛、活性炭或活性白土；加入量为混合溶液质量的0.1~5%。

5.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述精密过滤器为过滤精度<0.1um的过滤设备。

6.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述不良溶剂为氯苯、二氯苯、正己烷、二氯甲烷或四氯乙烷。

7.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述晶型诱导剂为将双氟磺酰亚胺锂和不良溶剂混合制备成浆料，再加入氟腈类有机溶剂，搅拌30min后制备得到；其中双氟磺酰亚胺锂、氟腈类有机溶剂和不良溶剂的质量比为100：1~5：95~99，并且氟腈类有机溶剂和不良溶剂的质量总和与双氟磺酰亚胺锂的质量相同；所述双氟磺酰亚胺锂的微观形貌为薄片状六边形晶体；所述晶型诱导剂的加入量为结晶器内溶液质量的0.1~5%。

8.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤4）中所述真空干燥器的干燥参数为在0.1~0.5kpa、 30~50℃下进行干燥2~10h。

9.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述吸附助滤剂为分子筛；加入量为混合溶液质量的0.5~2%；所述精密过滤器为两级串联陶瓷膜过滤设备。

10.如权利要求1所述的低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述晶型诱导剂的加入量为结晶器内溶液质量的0.5~2%。

技术总结本发明公开了一种低溶残双氟磺酰亚胺锂的制备方法，属于锂电新材料技术领域，以双氟磺酰亚胺锂粗品溶液为原料，经过酸度调节后采取梯度诱导结晶的方法来制备特定微观形貌的产品；本工艺方法提出了晶型诱导剂的使用方案及相匹配的结晶控制方法，实现了高结晶度、低溶残双氟磺酰亚胺锂产品的制备，弥补了产业高端低溶残产品空白，应用于高品质锂电池电解液配制，可有效避免溶剂杂质在电池中的氧化副反应。技术研发人员：翟云鸽,李丛丛,卢威竹,赵凯,赵媛媛受保护的技术使用者：山东产研高性能材料技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6