一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法技术

为解决现有技术中双氟磺酰亚胺锂应用在锂电池电解液中腐蚀电极，劣化电池稳定性的问题，本发明专利技术提供一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法，制备方法包括反应物采用KFSI和硝酸锂进行反应制备得到双氟磺酰亚胺锂组合物，制备得到的双氟磺酰亚胺锂组合物含有20ppm

【技术实现步骤摘要】
一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于双氟磺酰亚胺盐
，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]双氟磺酰亚胺锂简写为LiFSI，化学式是LiN(SO2F)2，双氟磺酰亚胺锂具有耐高温特性，而且其低温性能也很优异，同时又具有水中稳定性好和环境更友好等优点，被广泛应用于锂离子电池的电解液中，能有效降低形成于电极表面上SEI层在低温下的高低温电阻，降低锂离子电池在放置过程中的容量损失，从而提供高容量电池，提高电池的电化学性能。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]大多数LiFSI的合成方法是先合成双氯磺酰亚胺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,如专利US2013331609、 US2012041233、EP2415757、US2011034716、CN101747242A，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。此外，有文献报告采用高氯酸锂和双氟磺酰亚胺钾在乙腈体系中发生复分解反应制备双氟磺酰亚胺锂，该工艺采用高氧化性的高氯酸锂，且生成的副产高氯酸钾难以彻底去除干净，存在易爆且杂质含量高的问题，因此生产上无法采用。因此如何生产杂质含量少、杂质无害的 LiFSI便成为各厂家面临的难题。
[0004]双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)作为锂盐或添加剂应用于锂电池电解液，制备的二次电池具有有较好的热稳定性，可以改善电池的安全性能。但当双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)摩尔比较大，在电池充电和放电期间会腐蚀电极集流体，发生副反应，劣化锂离子二次电池的稳定性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术双氟磺酰亚胺锂制备方法中双氟磺酰亚胺锂分离困难、杂质含量多，且双氟磺酰亚胺锂应用在锂电池电解液中腐蚀电极，劣化电池稳定性的问题，本专利技术提供一种双氟磺酰亚胺锂的组合物及其制备方法。
[0006]一方面，本专利技术提供一种双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)KFSI溶解到溶剂c中得到溶液A；
[0008]2)硝酸锂溶解到溶剂e中得到溶液B；
[0009]3)溶液A与溶液B混合搅拌，然后加热进行反应，反应完成后过滤，得到双氟磺酰亚胺锂粗品溶液；
[0010]4)对步骤3)中双氟磺酰亚胺锂粗品溶液过阳离子树脂，进行阳离子除杂、第一次浓缩干燥，得到双氟磺酰亚胺锂粗品固体；
[0011]5)将步骤4)中双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中得到溶液D，之后进行过滤、纯水洗涤，收集有机相再进行第二次浓缩干燥，最后加非极性有机溶剂分散结晶得到硝酸根含量20ppm～1000ppm的双氟磺酰亚胺锂组合物。
[0012]优选的，所述步骤1)中以溶液A的质量为100％计，所述KFSI质量百分含量为10％～80％；
[0013]所述步骤2)中以溶液B的质量为100％计，所述硝酸锂质量百分含量为 5％～50％；
[0014]所述步骤3)中加热温度为20℃～60℃。
[0015]优选的，所述步骤3)中加热温度为45℃～60℃。
[0016]优选的，所述步骤5)中，以所述溶液D的质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为5％～80％；
[0017]所述步骤5)双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中溶解温度为10℃～80℃。
[0018]优选的，所述步骤5)中，以所述溶液D的质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为15％～50％；
[0019]所述步骤5)双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中溶解温度为20℃～60℃，优选45℃～60℃。
[0020]优选的，所述步骤4)中第一次所述浓缩干燥包括先常压浓缩再减压浓缩；
[0021]所述步骤5)中纯水洗涤中纯水的质量为双氟磺酰亚胺锂粗品固体质量的0.5倍～5倍；所述纯水洗涤的次数≥1，所述纯水洗涤步骤是进一步除去溶于水的硝酸钾，降低双氟磺酰亚胺锂组合物硝酸根含量；
[0022]所述步骤5)中第二次浓缩干燥后，以双氟磺酰亚胺锂浓缩液质量为100％计，其中，双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为60％～90％；加入的非极性有机溶剂的质量为双氟磺酰亚胺锂浓缩液质量的0.5倍～3倍；
[0023]所述步骤5中)过滤选用膜过滤器，所述膜过滤器中的膜孔径包括2um、 1um或0.1～0.5um中的至少一种。
[0024]所述步骤5同样能用于除去双氟磺酰亚胺锂粗品中所含的其它杂质阴离子，这些杂质阴离子可以是通过原材料或设备引入的，所述阴离子包括但不限于碳酸阴离子、碳酸氢阴离子、硫酸阴离子、草酸阴离子、乙酸阴离子、甲酸阴离子、氢氧阴离子、磷酸阴离子、磷酸氢阴离子、磷酸二氢阴离子、卤素阴离子。
[0025]优选的，所述溶剂c和所述溶剂e各自独立地包括无水甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸正己酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种；
[0026]所述溶剂d为疏水性极性非质子溶剂，包括碳酸酯类溶剂或腈类溶剂中的一种或多种；
[0027]所述阳离子树脂包括强酸性树脂；
[0028]所述非极性有机溶剂包括二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、二甲苯、环己烷中的一种或多种。另一方面，本专利技术提供上述双氟磺酰亚胺锂组合物制备方法制备得到的双氟磺酰亚胺锂组合物，包括双氟磺酰亚胺锂和硝酸根，基于双氟磺酰亚胺锂组合物质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂质量百分比为≥99％。
[0029]优选的，以所述双氟磺酰亚胺锂组合物质量100％计，所述硝酸根的含量为 20ppm～500ppm。
[0030]优选的，以所述双氟磺酰亚胺锂组合物质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂质量含量≥99.8％。
[0031]优选的，所述双氟磺酰亚胺锂组合物还包括K
+
、H2O、有机溶剂，以所述双氟磺酰亚胺锂组合物质量100％计，所述K
+
≤5ppm，所述H2O≤50ppm，所述有机溶剂≤1500ppm。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术提供的双氟磺酰亚胺锂组合物制备方法，反应物采用KFSI和硝酸锂进行盐交换反应制备得到双氟磺酰亚胺锂组合物，先过滤除去不溶物和阳离子杂质，之后将制备得到的双氟磺酰亚胺锂粗品固定溶解到溶剂d中，进行过滤、纯水洗涤，进一步除去硝酸钾，最后得到硝酸根含量为20ppm
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1000ppm的双氟磺酰亚胺锂组合物。含20ppm
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1000ppm硝酸根的双氟磺酰亚胺锂，在应用于锂二次电池电解液时，硝酸根能在电极界面还原形成含氮碱金属氧化物和/或碱金属氮化物等物质，从而抑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)KFSI溶解到溶剂c中得到溶液A；2)硝酸锂溶解到溶剂e中得到溶液B；3)将溶液A与溶液B混合搅拌，然后加热进行反应，反应完成后过滤，得到双氟磺酰亚胺锂粗品溶液；4)对步骤3)中双氟磺酰亚胺锂粗品溶液过阳离子树脂，进行阳离子除杂、第一次浓缩干燥，得到双氟磺酰亚胺锂粗品固体；5)将步骤4)中双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中得到溶液D，之后进行过滤、纯水洗涤，收集有机相再进行第二次浓缩干燥，最后加非极性有机溶剂分散结晶得到硝酸根含量20ppm～1000ppm的双氟磺酰亚胺锂组合物。2.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中以溶液A的质量为100％计，所述KFSI质量百分含量为10％～80％；所述步骤2)中以溶液B的质量为100％计，所述硝酸锂质量百分含量为5％～50％；所述步骤3)中加热温度为20℃～60℃，优选45℃～60℃。3.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，以所述溶液D的质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为5％～80％；所述步骤5)双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中溶解温度为10℃～80℃。4.根据权利要求3所述的双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，以所述溶液D的质量100％计，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为15％～50％；所述步骤5)双氟磺酰亚胺锂粗品固体溶解到溶剂d中溶解温度为20℃～60℃。5.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中第一次所述浓缩干燥包括先常压浓缩再减压浓缩；所述步骤5)中纯水洗涤中纯水的质量为双氟磺酰亚胺锂粗品固体质量的0.5倍～5倍；所述纯水洗涤的次数≥1次，所述纯水洗涤步骤是进一步除去溶于水的硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振国，郑仲天，陈思宇，曾爱国，廖湘泉，谌安，
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：