一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，具体关于一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法；本发明专利技术采用硫酰氟、甲基硅氮、碱性锂、树脂基二酸吸附剂为原料，来反应合成双氟磺酰亚胺锂，原料易得、价格实惠，操作简单，总收率高；本发明专利技术加入碱性锂时采用低温法反应，避免最终产品的加温操作，从而保证产品的品质；本发明专利技术生产成本低、副产物少、且后处理简单，本发明专利技术制备的双氟磺酰亚胺锂纯度高达99.99％、收率高达95.96％，适合工业化生产。适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其是一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法。

技术介绍

[0002]伴随传统化石能源的储量减少和大气污染的日益加剧，以节能和环保为主要特征的新能源汽车应运而生，锂电池作为新能源汽车的储能设备逐渐得到广泛的应用。锂离子电池关键材料包括：正极、负极、黏合剂、隔膜和电解液。其中电解液在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，是锂离子电池的关键组成，它显著影响电池循环和寿命、安全性能以及能量。双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)是使用于锂电池电解液中的新型电解质锂盐，对环境友好，且安全性能好，具备了产业化应用的基本条件。与传统的锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)相比，LiFSI中锂离子更加容易解离，因此具有更高的电导率；LiFSI分解温度高于200℃，热稳定性和安全性能明显优于LiPF6；另外在改善高温存储、低温放电等性能方面也有独特效果，且具有与电极良好的相容性等优良特性，因此，LiFSI在锂离子电池中是一个具有良好前景的电解质。
[0003]中国专利CN202211740521.1：提供了双氟磺酰亚胺的制备方法及双氟磺酰亚胺盐的制备方法，所述双氟磺酰亚胺的制备方法包括如下步骤：(1)磺酰氯与NH3进行反应，得到双氯磺酰亚胺，所述反应的压力≥0.7MPa；(2)所述双氯磺酰亚胺与HF进行反应，得到双氟磺酰亚胺。
[0004]中国专利CN202211652000.0：提供一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法及锂离子电池。所述制备方法包括以下步骤：(1)向液态双氟磺酰亚胺中加入氟化锂进行反应，生成的产物与有机溶剂混合，得到双氟磺酰亚胺锂溶液；(2)步骤(1)所述双氟磺酰亚胺锂溶液与碳酸锂进行反应后，得到的产物经固液分离，得到所述双氟磺酰亚胺锂。本专利技术采用碳酸锂除酸工艺，提高产品品质同时降低成本，制备得到高纯双氟磺酰亚胺锂。
[0005]中国专利CN202211139496.1：公开了一种制备双氟磺酰亚胺锂盐的方法，属于锂离子电池化学品合成
，包括以下步骤：用水分含量低于10ppm的溶剂对伯胺或仲胺型离子交换树脂进行冲洗至流出的溶剂的水分含量低于10ppm；配制溶液A；溶液A经过伯胺或仲胺型离子交换树脂后循环至混合装置A中，循环反应直至混合装置A中SuFEx试剂的浓度不再变化；形成树脂/碳酸锂混合床；配制溶液B；将溶液B通入树脂反应器中，将树脂反应器保温，同时将反应尾气排出，溶液B经过树脂反应器后循环至混合装置B中，循环反应直至排气系统无反应尾气排出，混合装置B中得到双氟磺酰亚胺锂盐的溶液。
[0006]锂离子电池对双氟磺酰亚胺锂的纯度要求非常高，要求其中的杂质离子和水分含量均控制在ppm级别。双氟磺酰亚胺锂中的杂质离子有金属离子杂质，采用普通的金属离子吸附剂，不易分离，需要减压蒸馏、重结晶等步骤，提高了生产成本。

技术实现思路

[0007]基于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，本专利技术采用硫酰氟、甲基硅氮、碱性锂、树脂基二酸吸附剂为原料，来反应合成双氟磺酰亚胺锂，本专利技术加入碱性锂时采用低温法反应，避免最终产品的加温操作，从而保证产品的品质，适合工业化生产。
[0008]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其操作步骤为：
[0009]S1：按重量份，称取10
‑
50份硫酰氟、100
‑
150份溶剂，搅拌混合后，升温，缓慢加入5
‑
10份甲基硅氮烷进行反应；
[0010]S2：反应结束后，降温冷却后，缓慢滴加15
‑
20份碱性锂反应，反应结束后，加入0.02
‑
0.5份树脂基二酸吸附剂，搅拌20
‑
40分钟，然后过滤除去未反应的碱性锂以及树脂基二酸吸附剂；
[0011]S3：滤液经蒸发浓缩后，加入100
‑
150份弱极性溶剂或非极性溶剂，析出固体双氟磺酰亚胺锂，烘干得到双氟磺酰亚胺锂。
[0012]进一步的，所述的甲基硅氮烷为八甲基环四硅氮烷或六甲基二硅氮烷或六甲基环三硅氮烷。
[0013]进一步的，所述的溶剂为酯类、酰胺类、腈类；
[0014]进一步的，酯类包括乙酸乙酯、乙酸丁酯；进一步的酰胺类包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮；
[0015]进一步的，腈类包括乙腈、丙腈。
[0016]优选的，所述的S1的反应温度为80
‑
110℃，反应时间为5
‑
10h。
[0017]优选的，所述的碱性锂为LiF、LiOH、LiHCO3或Li2CO3中的一种或多种。
[0018]优选的，所述的S2的反应温度为0
‑
20℃，反应时间为5
‑
10h。
[0019]优选的，所述的弱极性溶剂或非极性溶剂卤代烃类溶剂、烷烃类溶剂、卤代芳烃类溶剂；
[0020]进一步的，卤代烃类溶剂包括二氯甲烷、二氯乙烷；
[0021]进一步的，烷烃类溶剂包括正己烷、环己烷、正庚烷；
[0022]进一步的，卤代芳烃类溶剂包括甲苯、乙苯、氯苯。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种树脂基二酸吸附剂的制备方法为：
[0024]S1：按照质量份数，在密闭反应釜中，通入氮气，将2
‑
5份2,3
‑
二巯基丙二酸，10
‑
15份2,5
‑
二氟
‑
3,6
‑
二巯基对苯二甲酸，100
‑
200份的质量百分比浓度为5
‑
10％的氢氧化钠溶液加入釜中，30
‑
40℃搅拌30
‑
60min，减压蒸馏除去水分；
[0025]S2：再加入1000
‑
1500份乙醇，100
‑
130份丙烯基吸附树脂，3
‑
6份三乙胺，加入搅拌釜中，60
‑
72℃搅拌100
‑
150min，过滤，得到树脂基二酸钠；
[0026]S3：进行离子交换，将钠离子置换为氢离子，其工艺条件为：在离子交换柱中加入树脂基二酸钠，加入量为离子交换柱体积的30
‑
60％，将100
‑
200份的质量百分比浓度为5
‑
10％的盐酸溶液以流速0.5
‑
2BV/h，从柱上方加入，流出液经蒸馏除去乙醇，烘干，即为树脂基二酸吸附剂。
[0027]进一步的，所述的丙烯基吸附树脂的制备方法为：
[0028]按照质量份数，在密闭反应釜中，通入氮气，将12
‑
15份吸附树脂，100
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其操作步骤为：S1：按重量份，称取10
‑
50份硫酰氟、100
‑
150份溶剂，搅拌混合后，升温，缓慢加入5
‑
10份甲基硅氮烷进行反应；S2：反应结束后，降温冷却后，缓慢滴加15
‑
20份碱性锂反应，反应结束后，加入0.02
‑
0.5份树脂基二酸吸附剂，搅拌20
‑
40分钟，然后过滤除去未反应的碱性锂以及树脂基二酸吸附剂；S3：滤液经蒸发浓缩后，加入100
‑
150份弱极性溶剂或非极性溶剂，析出固体双氟磺酰亚胺锂，烘干得到双氟磺酰亚胺锂。2.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的甲基硅氮烷为八甲基环四硅氮烷或六甲基二硅氮烷或六甲基环三硅氮烷。3.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的溶剂为酯类、酰胺类、腈类；进一步的酯类包括乙酸乙酯、乙酸丁酯；进一步的酰胺类包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮；进一步的腈类包括乙腈、丙腈。4.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的S1的反应温度为80
‑
110℃，反应时间为5
‑
10h。5.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的碱性锂为LiF、LiOH、LiHCO3或Li2CO3中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的S2的反应温度为0
‑
20℃，反应时间为5
‑
10h。7.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的弱极性溶剂或非极性溶剂卤代烃类溶剂、烷烃类溶剂、卤代芳烃类溶剂；进一步的卤代烃类溶剂包括二氯甲烷、二氯乙烷；进一步的烷烃类溶剂包括正己烷、环己烷、正庚烷；进一步的卤代芳烃类溶剂包括甲苯、乙苯、氯苯。8.根据权利要求1所述的一种甲基硅氮烷制备双氟磺酰亚胺锂的方法，其特征在于：所述的所述树脂基二酸吸附剂的制备方法为：S1：按照质量份数，在密闭反应釜中，通入氮气，将2...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：衢州市九洲化工有限公司，
类型：发明
国别省市：