一种双氯磺酰亚胺酸及双氟磺酰亚胺锂的制备方法技术

为克服现有制备HClSI的方法存在反应粗放、收率不高且废气量大的问题，本发明专利技术提供了一种双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，包括以下操作：以氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸作为反应物，以NH2SO3‑

【技术实现步骤摘要】
一种双氯磺酰亚胺酸及双氟磺酰亚胺锂的制备方法


[0001]本专利技术属于含卤化合物制备
，具体涉及一种双氯磺酰亚胺酸及双氟磺酰亚胺锂的制备方法。

技术介绍

[0002]双氟磺酰亚胺锂LiFSI是锂离子电池、超级电容器等新能源器件中关键的高性能电解质材料，具有很高的产业化应用价值。
[0003]如专利US2013331609、US2012041233、EP2415757、US2011034716、CN101747242A所公开的，大多数LiFSI的合成方法是先合成双氯磺酰亚胺酸HClSI，然后由其与氟代金属盐MFx反应，制备相应的双氟磺酰亚胺盐中间体，该中间体再与氢氧化锂LiOH或碳酸锂Li2CO3进行阳离子交换制得LiFSI，这些方法的缺陷在于交换达到平衡后很难继续进行完全，未反应完全的中间体难以与LiFSI完全分离，从而无法得到高品质的产品。
[0004]而采用HClSI直接与氟化锂LiF反应制备LiFSI，专利US2004097757,则会产生大量的腐蚀性气体氟化氢，同时过量的LiF难以与LiFSI彻底分离，从而影响产品的品质。
[0005]鉴于此，最为经济的方法就是采用双氟磺酰亚胺酸HFSI直接与LiOH或Li2CO3反应，生成LiFSI。因此合成和提纯中间体HFSI便成了制备LiFSI的关键，而常规方法制备HFSI的关键是得到高纯度的HClSI。
[0006]目前的大多数专利均是采用公开的方法合成HClSI(R.Appel et al,Chem.Ber.1962,95,625；M.Goehring et al,Inorg.Synth.1966,8,105；J.Ruff,Inorg.Chem.1967,6,2108；M.Berran et al,Z.Anorg.Allg.Chem.2005,631,55)，该工艺采用氨基磺酸、氯磺酸和二氯亚砜一锅法合成HClSI，具有工艺简单易操作的优点，但文献和专利所采用的方法均为在一定的温度下(如120℃)直接反应一定的时间(如24h)合成，然后减压蒸馏提纯的方式得到HClSI，该方法收率低(低沸点的二氯亚砜会被大量夹带进入尾气系统)，原料消耗量大，尾气难处理，急需寻找新的方法来提高原料利用率并减少废气产生。
[0007]综上所述，目前常规制备HClSI的方法存在反应粗放、收率不高且废气量大的缺点；由于HClSI是合成HFSI的前驱体，而HFSI又是制备LiFSI的必不可少的前驱体，故HClSI的合成严重影响了LiFSI的工业化生产。

技术实现思路

[0008]针对现有制备HClSI的方法存在反应粗放、收率不高且废气量大的问题，本专利技术提供了一种双氯磺酰亚胺酸及双氟磺酰亚胺锂的制备方法。
[0009]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0010]一方面，本专利技术提供了一种双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，包括以下操作：
[0011]以氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸作为反应物，以NH2SO3‑
M
+
作为催化剂，进行反应，其中M
+
为金属离子，反应得到含有双氯磺酰亚胺酸的混合液；
[0012]提纯得到双氯磺酰亚胺酸。
[0013]可选地，所述NH2SO3‑
M
+
的质量添加量为氨基磺酸质量添加量的0.05％～10％。
[0014]可选地，所述氨基磺酸、所述二氯亚砜和所述氯磺酸的摩尔添加量比例为：1：2.2～3.0：1～1.05。
[0015]可选地，所述M
+
选自Li、Na和K中的一种或多种。
[0016]可选地，反应在加热条件下进行，反应升温方式为：
[0017]先将反应液预升温至60℃～70℃，然后每隔2h～6h升温5℃～10℃，直至反应温度达到120℃～140℃，反应总时长为20h～48h。
[0018]可选地，反应在不参与反应的保护气氛下进行。
[0019]可选地，反应投料时，先加入氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸，后加入NH2SO3‑
M
+
，开启搅拌后升温反应。
[0020]可选地，反应完成后，将得到的混合液进行减压蒸馏，得到双氯磺酰亚胺酸。
[0021]可选地，减压蒸馏时，收集650pa下95℃的馏分，得到双氯磺酰亚胺酸。
[0022]另一方面，本专利技术提供了一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下操作：
[0023]由如上所述的制备方法制备得到双氯磺酰亚胺酸；
[0024]在得到的双氯磺酰亚胺酸中通入氟化氢气体，反应后的产物提纯得到双氟磺酰亚胺酸；
[0025]将双氟磺酰亚胺酸和碱性锂源在溶剂中混合反应，将反应后的产物提纯得到双氟磺酰亚胺锂。
[0026]根据本专利技术提供的双氯磺酰亚胺酸的制备方法，采用了NH2SO3‑
M
+
作为催化剂来制备LiFSI的前驱体HClSI，提高了原料的一次转化率，产品收率和纯度高，大大减少了废气的产生量(减少二氯亚砜的一次使用量)，具有较大的环保经济价值。同时，采用NH2SO3‑
M
+
催化的方法合成双氯磺酰亚胺酸，可以大幅提高反应速度，缩短反应时间，此外，本专利技术提供的制备方法制备LiFSI的前驱体HClSI还具有原料易得、催化剂易得、原料利用率高、尾气产生量少、反应过程简单易控和适合工业化生产的优势。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]应理解，本专利技术中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其它方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其它方法步骤，除非另有说明；还应理解，本专利技术中提到的一个或多个设备、装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合、装置前后还可以存在其它设备、装置或在这些明确提到的两个设备、装置之间还可以插入其它设备、装置，除非另有说明。
[0029]本专利技术的一实施例提供了一种双氯磺酰亚胺酸的制备方法，包括以下操作：
[0030]以氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸作为反应物，以NH2SO3‑
M
+
作为催化剂，进行反应，其中M
+
为金属离子，反应得到含有双氯磺酰亚胺酸的混合液；
[0031]提纯得到双氯磺酰亚胺酸。
[0032]其反应化学方程式为：
[0033][0034]专利技术人通过实验发现，在少量添加NH2SO3‑
M
+
的情况下，能够有效促使氨基磺酸和二氯亚砜、氯磺酸之间反应速率的提高，尤其是，能够有效降低反应进行所需的温度，促使反应朝双氯磺酰亚胺酸生成的方向进行，提高了产物双氯磺酰亚胺酸的收率，提高了原料的一次转化率，产品收率和纯度高，大大减少了废气的产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，包括以下操作：以氨基磺酸、二氯亚砜和氯磺酸作为反应物，以NH2SO3‑
M
+
作为催化剂，进行反应，其中M
+
为金属离子，反应得到含有双氯磺酰亚胺酸的混合液；提纯得到双氯磺酰亚胺酸。2.根据权利要求1所述的双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，所述NH2SO3‑
M
+
的质量添加量为氨基磺酸质量添加量的0.05％～10％。3.根据权利要求1所述的双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，所述氨基磺酸、所述二氯亚砜和所述氯磺酸的摩尔添加量比例为：1：2.2～3.0：1～1.05。4.根据权利要求1所述的双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，所述M
+
选自Li、Na和K中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的双氯磺酰亚胺酸的制备方法，其特征在于，反应在加热条件下进行，反应升温方式为：先将反应液预升温至60℃～70℃，然后每隔2h～6h升...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振国，陈思宇，曾爱国，廖湘泉，任明月，
申请(专利权)人：湖南福邦新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：