CN109311669A - 双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法和双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物 - Google Patents

双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法和双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其是使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，双氟磺酰亚胺和碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上。

Description

双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法和双氟磺酰亚胺碱金属盐 组合物
技术领域
本发明涉及双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法和双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物。
背景技术
氟磺酰亚胺的盐、其衍生物作为具有N(SO2F)基或N(SO2F)2基的化合物的中间体是有用的，另外，被用作电解质、向燃料电池的电解液中添加的添加物、选择性亲电氟化剂、光产酸剂、热产酸剂、近红外线吸收色素等，是在各种用途中有用的化合物。
专利文献1中记载了：在氟化氢的存在下、在高压釜中，通过使等摩尔的双氟磺酰亚胺与氟化锂以180℃反应1小时，能够以99％以上的收率得到双氟磺酰亚胺锂盐。然而，由于作为溶剂而大量使用腐蚀性高的氟化氢，因此难以处理，另外，需要从产物中去除作为溶剂使用的氟化氢，尚有改善的余地。
专利文献2中记载了一种氟磺酰亚胺的碱金属盐的制造方法，其包括如下的工序：在包含选自由碳酸酯系溶剂、脂肪族醚系溶剂、酯系溶剂、酰胺系溶剂、硝基系溶剂、硫系溶剂和腈系溶剂组成的组中的至少1种溶剂的反应溶剂的存在下合成氟磺酰亚胺的碱金属盐后，在该反应溶剂与选自由芳香族烃系溶剂、脂肪族烃系溶剂和芳香族醚系溶剂组成的组中的至少1种对氟磺酰亚胺的碱金属盐的不良溶剂的共存下，馏去上述反应溶剂，从而将氟磺酰亚胺的碱金属盐溶液浓缩。然而，浓缩工序中存在氟磺酰亚胺的碱金属盐发生分解的担心，难以高度降低溶剂的含量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：CA2527802号公报
专利文献2：日本特开2014-201453号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的课题在于，提供容易制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法、以及溶剂含量得以高度降低的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果发现：使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐时，使双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为特定值以上的情况下，能够获得容易制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法、以及溶剂含量得以高度降低的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，从而完成了本发明。
即，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法是使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上。
上述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物中的、反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物相对于上述混合物整体的重量比的合计优选为0.8以上。
另外，优选上述碱金属化合物为卤化碱金属且该制造方法包括将反应中生成的卤化氢去除的工序。
另外，优选上述碱金属化合物为氟化锂且该制造方法包括将反应中生成的氟化氢去除的工序。
进而，上述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的反应温度优选为50℃以上。
另外，上述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的反应压力优选为1250hPa以下。
另外，优选上述碱金属化合物为氟化锂，且一边以1013hPa以下的压力去除氟化氢一边进行处理。
另外，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物包含90质量％以上的双氟磺酰亚胺碱金属盐，溶剂的含量为100质量ppm以下。
另外，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物优选包含10质量ppm～1质量％的FSO2NH2。
进而，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物优选包含100质量ppm～5质量％的LiFSO3。
发明的效果
根据本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，能够提供容易制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法、以及溶剂含量得以高度降低的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物。
具体实施方式
1.双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法是使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法是使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，在双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上的方面具有特征。因此，对于使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的碱金属盐化工序之外的工序，没有特别限定。
本发明中，合成双氟磺酰亚胺的方法没有特别限定，例如可列举出：使用氟化剂，由双卤化磺酰亚胺合成双氟磺酰亚胺的方法。作为双卤化磺酰亚胺中的卤素，可列举出除了F之外的Cl、Br、I、At。
以下，针对使用氟化剂由双卤化磺酰亚胺合成双氟磺酰亚胺的氟化工序进行说明。
[氟化工序]
氟化工序中，进行双卤化磺酰亚胺的氟化反应。例如，有CA2527802号公报中记载的方法、Jean’ne M.Shreeve等人在Inorg.Chem.1998,37(24),6295-6303中记载的方法等。作为起始原料的双卤化磺酰亚胺可以使用市售品，另外，也可以使用通过公知方法而合成的物质。另外，还有日本特表平8-511274号公报中记载的使用尿素和氟磺酸来合成双氟磺酰亚胺的方法等。
作为使用氟化剂由双卤化磺酰亚胺合成双氟磺酰亚胺的方法，可优选使用将氟化氢用作氟化剂的方法。作为一例，将双氯磺酰亚胺的氟化反应示于下述式(1)。例如，通过向双氯磺酰亚胺中导入氟化氢，能够得到双氟磺酰亚胺。
上述氟化工序的开始时刻的氟化氢相对于双卤化磺酰亚胺的摩尔比优选为2以上。作为下限，可列举出3以上、5以上，作为上限，可列举出100以下、50以下、20以下、10以下。通过这样地设定摩尔比，能够更可靠地进行双卤化磺酰亚胺的氟化。在用量少的情况下，有时反应速度降低或反应不会充分进行等，故不优选，在用量多的情况下，有时原料回收变得繁杂、生产率降低，故不优选。
关于上述氟化工序的温度，作为下限，可列举出20℃以上、40℃以上、60℃以上、80℃以上，作为上限，可列举出200℃以下、160℃以下、140℃以下、120℃以下。根据反应速度来适当选择即可。
上述氟化工序在高压下、常压下均可进行。
[碱金属盐化工序]
碱金属盐化工序中，使包含通过上述方法得到的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应，从而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐。
使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应后的混合物中包含未反应的双氟磺酰亚胺、未反应的碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐。双氟磺酰亚胺和碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上，优选为0.85以上、更优选为0.9以上、进一步优选为0.95以上。若双氟磺酰亚胺和碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为这样的范围，则不使用高压釜那样的反应容器亦可，容易处理。
包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物中的、反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物相对于上述混合物整体的重量比的合计优选为0.8以上、优选为0.85以上、更优选为0.9以上、进一步优选为0.95以上。若反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物相对于上述混合物整体的重量比的合计为这样的范围，则不使用高压釜那样的反应容器亦可，更容易处理。
作为碱金属，可列举出Li、Na、K、Rb、Cs等，优选为Li。
作为碱金属化合物，可列举出LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等氢氧化物；Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等碳酸盐；LiHCO3、NaHCO3、KHCO3、RbHCO3、CsHCO3等碳酸氢盐；LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl等氯化物；LiF、NaF、KF、RbF、CsF等氟化物；CH3OLi、EtOLi等醇盐化合物；以及EtLi、BuLi和t-BuLi(其中，Et表示乙基、Bu表示丁基)等烷基锂化合物等。其中，优选为LiF、NaF、KF、LiCl、NaCl、KCl等卤化碱金属，特别优选为LiF。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法中，优选的是，上述碱金属化合物为卤化碱金属，该制造方法包括将反应中生成的卤化氢去除的工序。更优选的是，上述碱金属化合物为氟化锂，该制造方法包括将反应中生成的氟化氢去除的工序。
作为一例，将通过使包含双氟磺酰亚胺和LiF的混合物发生反应而实现的双氟磺酰亚胺锂盐的制造示于下述式(2)。
使包含双氟磺酰亚胺和LiF的混合物发生反应后的混合物中有可能包含未反应的双氟磺酰亚胺和未反应的LiF，至少包含双氟磺酰亚胺锂盐和副产的HF。上述反应后的混合物优选包含FSO2NH2和/或LiFSO3。
双氟磺酰亚胺、LiF和双氟磺酰亚胺锂盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上，优选为0.85以上、更优选为0.9以上、进一步优选为0.95以上。若双氟磺酰亚胺和LiF和双氟磺酰亚胺锂盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为这样的范围，则不使用高压釜那样的反应容器亦可，另外，容易去除反应后的氟化氢。因此，可提供降低了腐蚀性高的氟化氢的用量、容易从产物中去除氟化氢的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，故而优选。另外，优选包括将反应中生成的氟化氢去除的工序。
包含双氟磺酰亚胺和LiF的混合物的、反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和LiF相对于上述混合物整体的重量比的合计优选为0.8以上、优选为0.85以上、更优选为0.9以上、进一步优选为0.95以上。若反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和LiF相对于上述混合物整体的重量比的合计为这样的范围，则不使用高压釜那样的反应容器亦可，另外，更容易去除反应后的氟化氢。
碱金属盐化工序中，可以以双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上的范围来使用氟化氢。碱金属盐化工序中也可以不使用氟化氢。
另外，在本发明的使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法中，上述碱金属化合物为氟化锂时，优选包括一边以1013hPa以下的压力去除氟化氢一边进行处理的工序。上述处理包括反应、熟化和/或脱挥等处理。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法中，包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的、反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物相对于上述混合物整体的重量比的合计为0.8以上，在溶剂量少的条件下、或者优选在无溶剂的条件下进行碱金属盐化反应。上述碱金属化合物为氟化锂时，为了促进锂化反应，有效的是从体系内去除副产的HF(氟化氢)。在反应的最终阶段，即使在常压下进行熟化，LiFSI[双氟磺酰亚胺锂盐]纯度的增加也有限，通过减压馏去HF而有效地提高LiFSI纯度。
包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的反应温度为50℃以上，优选为80℃以上、更优选为100℃以上、进一步优选为120℃以上。上限温度可列举出180℃以下、160℃以下，也可以在140℃、150℃下进行。若反应温度过低，则有时反应不会充分进行，若反应温度过高，则存在产物发生分解的担心，故不优选。另外，上述反应的压力范围优选为1250hPa以下、更优选为1150hPa以下、进一步优选为1050hPa以下、特别优选为1013hPa以下。上述碱金属化合物为氟化锂时，可以一边以1013hPa以下的压力去除氟化氢一边使其反应。
包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物可以在反应后进行熟化。熟化温度为50℃以上，优选为80℃以上、更优选为100℃以上、进一步优选为120℃以上。上限温度可列举出180℃以下、160℃以下，也可以在140℃、150℃下进行。若熟化温度过低，则有时熟化不会充分进行，若熟化温度过高，则存在产物发生分解的担心，故不优选。本发明中，上述碱金属化合物为氟化锂时，优选一边以1013hPa以下的压力去除氟化氢一边使其熟化。氟化氢的去除可以通过向体系内导入气体来进行。作为可使用的气体，可列举出例如氮气、氩气等非活性气体、干燥空气。
包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的脱挥温度为50℃以上，优选为80℃以上、更优选为100℃以上、进一步优选为120℃以上。上限温度可列举出180℃以下、160℃以下，也可以在140℃、150℃下进行。若脱挥温度过低，则有时脱挥不会充分进行，若脱挥温度过高，则存在产物发生分解的担心，故不优选。另外，上述脱挥的压力范围优选低于1013hPa、更优选为1000hPa以下、进一步优选为500hPa以下、特别优选为200hPa以下、最优选为100hPa以下。另外，进行脱挥时，可以一边向体系内导入气体一边进行，也可以一并进行减压和气体导入。
碱金属化合物中包含的碱金属相对于双氟磺酰亚胺的摩尔比优选为0.8以上、更优选为0.9以上、进一步优选为0.95以上。另外，优选为1.2以下、更优选为1.1以下、进一步优选为1.05以下。摩尔比最优选为1.0附近。双氟磺酰亚胺过量时，可通过脱挥来去除，碱金属化合物中包含的碱金属过量时，可通过将所得的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物溶于电解液溶剂后进行过滤来去除。
[干燥、粉体化工序]
双氟磺酰亚胺碱金属盐可以进行粉体化。
将双氟磺酰亚胺碱金属盐干燥、进行粉体化的方法没有特别限定，在包含氟化氢的情况下，可以使用如下方法：(1)在双氟磺酰亚胺碱金属盐的熔点以上的温度下将氟化氢馏去后，冷却至熔点以下进行粉体化的方法；(2)在双氟磺酰亚胺碱金属盐的熔点以下的温度下进行粉体化，进而馏去氟化氢的方法；(3)将(1)和(2)加以组合的方法等。
双氟磺酰亚胺碱金属盐的干燥方法没有特别限定，可以使用现有公知的干燥装置。在双氟磺酰亚胺碱金属盐的熔点以上进行干燥时，干燥时的温度优选设为140℃以上。在熔点以下进行干燥时，干燥时的温度优选设为0℃～140℃。更优选为10℃以上、进一步优选为20℃以上。双氟磺酰亚胺碱金属盐的干燥可以在减压下进行，也可以一边向干燥装置中供给气体一边进行，还可以将它们组合来进行。作为可使用的气体，可列举出例如氮气、氩气等非活性气体、干燥空气。尤其是包含氟化氢时，氟化氢的沸点较低，低于20℃，因此，能够以上述温度范围有效地进行干燥。
需要说明的是，在上述工序中优选使用的原料即双氯磺酰亚胺、氟化氢、碱金属化合物等可根据需要溶于溶剂后，通过蒸馏、析晶、再沉淀等公知方法进行提纯。
另外，作为原料使用的双氯磺酰亚胺、氟化氢、碱金属化合物、作为产物的双氟磺酰亚胺、双氟磺酰亚胺碱金属盐、可能作为副产物生成的氯化氢、氟化氢等可以根据需要溶于溶剂后，通过蒸馏、析晶、再沉淀等公知的方法进行回收。
2.双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物包含90质量％以上的双氟磺酰亚胺碱金属盐，溶剂的含量为100质量ppm以下。通过使双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中的溶剂含量为100质量ppm以下，在将该组合物用于电池的电解液的情况下，能够降低氧化分解，良好地作为电池使用。作为双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中的碱金属，可列举出Li、Na、K、Rb、Cs等，优选为Li。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中的双氟磺酰亚胺碱金属盐的含量优选为95质量％以上、更优选为97质量％以上、进一步优选为98质量％以上、特别优选为99质量％以上。另外，溶剂的含量优选为70质量ppm以下、更优选为50质量ppm以下、进一步优选为30质量ppm以下、特别优选为10质量ppm以下，其中，特别优选为1质量ppm以下、最优选不含溶剂。
作为上述溶剂，例如可列举出有机溶剂。溶剂的沸点例如为0～250℃。具体而言，可列举出二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二噁烷、4-甲基-1,3-二氧戊环、环戊基甲基醚、甲基叔丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、三乙二醇二甲基醚等脂肪族醚系溶剂；甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯等酯系溶剂；N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基噁唑烷酮等酰胺系溶剂；硝基甲烷、硝基苯等硝基系溶剂；环丁砜、3-甲基环丁砜、二甲基亚砜等硫系溶剂；乙腈、丙腈、异丁腈、丁腈、戊腈、苯甲腈等腈系溶剂等非质子性溶剂，另外，可列举出芳香族烃系溶剂、直链状、支链状或环状脂肪族烃系溶剂和芳香族醚系溶剂等对氟磺酰亚胺碱金属盐的不良溶剂。
作为上述不良溶剂，可列举出甲苯(沸点为110.6℃)、邻二甲苯(沸点为144℃)、间二甲苯(沸点为139℃)、对二甲苯(沸点为138℃)、乙苯(沸点为136℃)、异丙苯(沸点为153℃)、1,2,3-三甲基苯(沸点为169℃)、1,2,4-三甲基苯(沸点为168℃)、1,3,5-三甲基苯(沸点为165℃)、四氢萘(沸点为208℃)、伞花烃(沸点为177℃)、甲基乙基苯(沸点为153℃)、2-乙基甲苯(沸点为164℃)等芳香族烃系溶剂；辛烷(沸点为127℃)、癸烷(沸点为174℃)、十二烷(沸点为217℃)、十一烷(沸点为196℃)、十三烷(沸点为234℃)、十氢萘(沸点为191℃)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷(沸点为170℃-195℃)、异链烷烃(例如“MARUKASOL R”(丸善石油化学株式会社制的2,2,4,6,6-五甲基庚烷、2,2,4,4,6-五甲基庚烷的混合物、沸点为178℃-181℃)、“ISOPARL(注册商标)G”(Exxon Mobil公司制的C9-C11混合异链烷烃、沸点为167℃-176℃)、“ISOPARL(注册商标)E”(Exxon Mobil公司制的C8-C10混合异链烷烃、沸点为115℃-140℃))等直链状或支链状脂肪族烃系溶剂；环己烷(沸点为81℃)、甲基环己烷(沸点为101℃)、1,2-二甲基环己烷(沸点为123℃)、1,3-二甲基环己烷(沸点为120℃)、1,4-二甲基环己烷(沸点为119℃)、乙基环己烷(沸点为130℃)、1,2,4-三甲基环己烷(沸点为145℃)、1,3,5-三甲基环己烷(沸点为140℃)、丙基环己烷(沸点为155℃)、丁基环己烷(沸点为178℃)、碳原子数为8～12的烷基环己烷(例如“SWACLEAN 150”(丸善石油化学株式会社制的C9烷基环己烷的混合物、沸点为152-170℃)等环状脂肪族烃系溶剂；茴香醚(沸点为154℃)、2-甲基茴香醚(沸点为170℃)、3-甲基茴香醚(沸点为175℃)、4-甲基茴香醚(沸点为174℃)等芳香族醚系溶剂等。
但是，本发明限定的溶剂不特别限定于上述具体例所示的溶剂。
另外，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物优选包含10质量ppm～1质量％的FSO2NH2。FSO2NH2的含量优选为10质量ppm以上、更优选为100质量ppm以上、进一步优选为500质量ppm以上、特别优选为1000ppm以上。另外，优选为1质量％以下、更优选为0.7质量％以下、进一步优选为0.5质量％以下、特别优选为0.3质量％以下。在FSO2NH2的含量为这样的范围的情况下，用于二次电池等时，二次电池等的低温输入输出特性、倍率特性、(45℃)循环特性提高。FSO2NH2的含量可通过F-NMR进行测定。
作为双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的其它方式，溶剂量没有特别限定且包含10质量ppm～1质量％的FSO2NH2的方式也是优选的方式。
另外，本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物优选包含100质量ppm～5质量％的LiFSO3。LiFSO3的含量优选为100质量ppm以上、更优选为500质量ppm以上、进一步优选为1000质量ppm以上、更进一步优选为3000质量ppm以上、特别优选为5000ppm以上。另外，优选为5质量％以下、更优选为4质量％以下、进一步优选为3.5质量％以下、更进一步优选为2质量％以下、特别优选为1质量％以下、最优选为0.7质量％以下。在LiFSO3的含量为这样的范围的情况下，用于二次电池等时，二次电池等的低温输入输出特性、倍率特性、(45℃)循环特性提高。LiFSO3的含量可通过F-NMR进行测定。
作为双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的其它方式，溶剂量没有特别限定且包含100质量ppm～5质量％的LiFSO3的方式也是优选的方式。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物优选还包含超过1000质量ppm的F-离子，更优选包含超过1000质量ppm且为50000质量ppm以下，进一步优选包含超过1000质量ppm且为30000质量ppm以下，特别优选包含超过1000质量ppm且为20000质量ppm以下。通过包含超过1000质量ppm的F-离子，所含有的F-离子成分与正极活性物质发生反应而在正极活性物质表面形成含氟的保护覆膜等，从而在用于二次电池等时，理想的是能够抑制高温高电压放置后的金属溶出，进一步改善容量维持率。F-离子的含量可通过阴离子离子色谱法进行测定。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中，SO4 2-离子的含量优选为10000质量ppm以下、更优选为6000质量ppm以下、进一步优选为1000质量ppm以下、特别优选为500质量ppm以下、最优选为300质量ppm以下。本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中，通过使SO4 2-离子为10000质量ppm以下，即使用于电化学设备用的电解液，也难以发生电解液的分解、电化学设备的构成构件的腐蚀这样的问题。SO4 2-离子的含量可通过阴离子离子色谱法进行测定。
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物中，HF(氟化氢)的含量优选为5000质量ppm以下、更优选为50质量ppm以上且5000质量ppm以下。若HF浓度过高，则HF会腐蚀正极活性物质或正极铝集电体，有时进一步促进金属溶出，因此，HF量优选为5000质量ppm以下。HF的含量可如下测定：将双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物溶解在脱水甲醇中，使用NaOH甲醇溶液进行滴定，将得到的酸成分作为HF。
3.电解液
电解液优选包含超过0.5mol/L的上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，所述组合物中包含90质量％以上的双氟磺酰亚胺碱金属盐，并包含10质量ppm～1质量％的FSO2NH2和/或100质量ppm～5质量％的LiFSO3。上述电解液中的上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的含量优选超过0.5mol/L且为6.0mol/L以下、更优选为0.6～4.0mol/L。进一步优选为0.6～2.0mol/L、最优选为0.6mol/L～1.5mol/L以下。通过使上述电解液中的上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的含量为这样的范围，能够使电池性能优异。
上述电解液可以包含LiPF6等其它锂盐、抗氧化剂、阻燃剂等自由基捕获剂、氧化还原型稳定剂等其它公知的成分。
上述电解液可以包含溶剂。作为能够用于上述电解液的溶剂，只要能够使电解质盐(磺酰亚胺化合物和上述锂盐等)溶解、分散，就没有特别限定，例如，环状碳酸酯、除了环状碳酸酯之外的溶剂之类的非水系溶剂、代替溶剂使用的聚合物和聚合物凝胶等介质等电池中使用的现有公知的溶剂均可以使用。
上述电解液中，优选的是，通过使用包含FSO2NH2和/或LiFSO3的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，能够进一步抑制高温放置时的容量劣化。尤其在高电压、高温的环境下该效果显著。作为推测机理，可以认为：LiFSO3在正极侧形成覆膜，从而抑制高温下的溶剂分解，因此抑制了自放电的降低、容量劣化。另外可以认为：LiFSO3还作用于负极，形成薄且离子导电性高的覆膜，由此改善低温输入输出特性、倍率特性。但是，LiFSO3过多时，上述覆膜变得过厚、电阻上升，因此电池性能降低。
4.电解液制造工序
电解液制造工序中，制造包含超过0.5mol/L的、通过上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物制造工序而得到的上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的电解液。上述电解液中的上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物的含量优选超过0.5mol/L且为2.0mol/L以下，更优选为0.6～1.5mol/L。
本发明的电解液的制造方法中，通过上述双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物制造工序而得到的该双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物可以直接使用而不施加提纯工序。因此，能够抑制包含双氟磺酰亚胺碱金属盐的电解液的制造成本。
5.电池
电池包含上述电解液、以及负极和正极，具体而言，可列举出一次电池、锂离子二次电池、具有充电机构和放电机构的电池等。以下，代表它们，针对锂离子二次电池进行说明。
锂离子二次电池具有：含有能够吸存和释放锂离子的正极活性物质的正极、含有能够吸存和释放锂离子的负极活性物质的负极、以及上述电解液。更详细而言，在正极与负极之间设置有隔膜，上述电解液以浸渗于上述隔膜的状态，与正极、负极等一同容纳在外壳内。
5-1正极
正极是将包含正极活性物质、导电助剂和粘结剂等的正极合剂担载于正极集电体而成的，通常成形为片状。
正极的制造方法没有特别限定，可列举出例如下述方法：(i)将在分散用溶剂中溶解或分散有正极合剂的正极活性物质组合物通过刮板法等涂布于正极集电体，或者将正极集电体浸渍于正极活性物质组合物后，进行干燥的方法；(ii)将对正极活性物质组合物进行混炼成形并干燥，将得到的片借助导电性粘接剂接合于正极集电体，进行加压、干燥的方法；(iii)将添加有液态润滑剂的正极活性物质组合物涂布或流延在正极集电体上，成形为期望的形状后，去除液态润滑剂，接着，沿着单轴或多轴方向进行拉伸的方法等。另外，根据需要也可以对干燥后的正极合剂层进行加压。由此，与正极集电体的粘接强度增加，电极密度也得以提高。
作为正极集电体的材料、正极活性物质、导电助剂、粘结剂、正极活性物质组合物中使用的溶剂(将正极合剂分散或溶解的溶剂)，没有特别限定，可以使用现有公知的各材料，例如可以使用日本特开2014-13704号公报中记载的各材料。
正极活性物质的用量相对于正极合剂100质量份优选设为75质量份以上且99质量份以下，更优选为85质量份以上、进一步优选为90质量份以上，更优选为98质量份以下、进一步优选为97质量份以下。
作为使用导电助剂时的正极合剂中的导电助剂的含量，相对于正极合剂100质量％，优选以0.1质量％～10质量％的范围来使用(更优选为0.5质量％～10质量％、进一步优选为1质量％～10质量％)。若导电助剂过少，则存在导电性极端变差、负载特性和放电容量劣化的风险。另一方面，若导电助剂过多，则正极合剂层的体积密度变高、需要进一步增加粘结剂的含量，故不优选。
作为使用粘结剂时的正极合剂中的粘结剂的含量，相对于正极合剂100质量％，优选为0.1质量％～10质量％(更优选为0.5质量％～9质量％、进一步优选为1质量％～8质量％)。若粘结剂过少，则得不到良好的密合性，存在正极活性物质、导电助剂从集电体脱离的风险。另一方面，若粘结剂过多，则存在招致内部电阻的增加、对电池特性造成不良影响的风险。
导电助剂和粘结剂的配合量可考虑电池的使用目的(重视输出、重视能量等)、离子传导性等来适当调整。
5-2负极
负极是将包含负极活性物质、粘结剂和根据需要的导电助剂等的负极合剂担载于负极集电体而成的，通常成形为片状。
作为负极的制造方法，可以采用与正极的制造方法相同的方法。另外，制造负极时使用的导电助剂、粘结剂、材料分散用溶剂也可以使用与正极中使用的物质相同的物质。
作为负极集电体的材料、负极活性物质，可以使用现有公知的负极活性物质，例如可以使用日本特开2014-13704号公报中记载的各材料。
5-3隔膜
隔膜以隔开正极和负极的方式进行配置。隔膜没有特别限定，本发明中，现有公知的隔膜均可以使用，例如可以使用日本特开2014-13704号公报中记载的各材料。
5-4电池外壳材料
为了在使用锂离子二次电池时保护电池元件不受来自外部的冲击、环境劣化等的影响，具备正极、负极、隔膜和上述电解液等的电池元件被容纳在电池外壳材料中。本发明中，电池外壳材料的原材料没有特别限定，现有公知的外壳材料均可以使用。
锂离子二次电池的形状没有特别限定，圆筒型、方型、层压型、硬币型、大型等作为锂离子二次电池的形状而以往公知的形状均可以使用。另外，作为用于搭载至电动汽车、混合电动汽车等的高电压电源(数10V～数100V)而使用时，也可以制成将各个电池串联而构成的电池模块。
锂离子二次电池的额定充电电压没有特别限定，优选为3.6V以上。进一步优选为4.1V以上。最优选超过4.2V。由本发明实现的效果尤其在超过4.2V的电压下使用时变得显著。更优选为4.3V以上、进一步优选为4.35V以上。额定充电电压越高，则越能够提高能量密度，但若额定充电电压过高，则有时难以确保安全性。因此，额定充电电压优选为4.6V以下。更优选为4.5V以下。
实施例
以下，列举出实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于下述实施例，在符合前述和后述主旨的范围内适当施加变更来实施也是理所当然的，它们均包括在本发明的技术范围内。
[NMR测定]
1H-NMR、19F-NMR的测定使用Varian公司制的“Unity Plus-400”来进行(内标物质：苯磺酰氟、溶剂：氘代乙腈、累积次数：16次)。
[ICP发射光谱分析法]
将使下述实验例中得到的LiFSI[双氟磺酰亚胺锂]0.1g与超纯水9.9g混合而得的浓度为1质量％的水溶液作为测定试样，使用多功能型ICP发射光谱分析装置(岛津制作所制造的“ICPE-9000”)。
[离子色谱分析法]
将下述实验例中得到的LiFSI 0.01g用超纯水(超过18.2Ω·cm)稀释至1000倍作为测定溶液，使用离子色谱系统ICS-3000(Dionex Corporation制)，测定LiFSI中包含的F-离子、SO4 2-离子。
分离模式：离子交换
洗脱液：7～20mM KOH水溶液
检测器：电导率检测器
色谱柱：阴离子分析用柱Ion PAC AS-17C(Dionex Corporation制)
[顶空气相色谱法分析法]
向通过下述实施例得到的LiFSI组合物0.05g中添加二甲基亚砜水溶液(二甲基亚砜/超纯水＝20/80、体积比)200μl、20质量％氯化钠水溶液2ml，制成测定溶液，将其装入小瓶并密闭，利用顶空-气相色谱系统(“Agilent6890”、Agilent公司制)，测定氟磺酰亚胺的碱金属盐中包含的残留溶剂量。
装置：Agilent6890
色谱柱：HP-5(长度：30m、柱内径：0.32mm、膜厚：0.25μm)(Agilent公司制)
柱温条件：60℃(保持2分钟)、以30℃/分钟升温至300℃、300℃(保持2分钟)
顶空条件：80℃(保持30分钟)
注射器温度：250℃
检测器：FID(300℃)
利用以下的制法来制作LiFSI。
实施例1
向PFA(氟树脂制)反应容器中量取LiF 1.43g(55mmol)。对反应容器进行冰冷，投入HFSI[双氟磺酰亚胺]7.45g(41mmol)。将反应溶液加热至120℃，进行1.5小时的反应。将反应溶液以10hPa、140℃减压干固2小时。其结果，得到LiFSI 7.40g。需要说明的是，LiFSI产量通过F-NMR测定来求出。
实施例2
向PFA反应容器中量取LiF 1.17g(45mmol)。对反应容器进行冰冷，投入HFSI9.59g(53mmol)。将反应溶液加热至120℃，进行1.5小时的反应。将反应溶液以10hPa、140℃减压干固2小时。其结果，得到LiFSI 7.30g。LiFSI产量与实施例1同样求出。
实施例3
向PFA制的100mL烧瓶中量取HFSI 20.0g(110.6mmol)和LiF 2.57g(99.5mmol)。在常压(1013hPa)下将反应溶液加热至140℃，进行15分钟反应后，减压至2kPa为止，以143℃进行1小时的脱挥处理。其后进行冷却，得到以LiFSI作为主成分的组合物19.4g。将分析值示于表1。
溶剂量使用Agilent6890N Network GC System进行测定，将低于检出下限的1质量ppm记作未检出(N.D.)。
实施例4、5
以达到表1所示的HFSI/LiF的mol比的方式变更LiF的用量，除此之外，与实施例3同样得到以LiFSI作为主成分的组合物。将分析值示于表1。
实施例6
向PFA制的100mL烧瓶中量取HFSI 101.0g(558mmol)和LiF 14.5g(558mmol)。在常压(1013hPa)下将反应溶液加热至150℃，进行15分钟反应后，减压至50kPa为止，进行1小时的熟化。其后减压至10kPa，在10mL/分钟的氮气流通下以145～150℃进行1小时的脱挥处理。进行冷却，得到以LiFSI作为主成分的组合物103.3g。将分析值示于表1。
实施例7
以达到表1所示的HFSI/LiF的mol比的方式变更LiF的用量，除此之外，与实施例6同样得到以LiFSI作为主成分的组合物。将分析值示于表1。
比较例1
[氟磺酰亚胺合成工序(氟化工序)]
在氮气气流下，向具备搅拌装置的Pyrex(注册商标)制反应容器A(内容量为5L)中添加乙酸丁酯990g，在室温(25℃)下向其中滴加110g(514mmol)的双氯磺酰亚胺。
在室温下，向所得双氯磺酰亚胺的乙酸丁酯溶液中一次性添加氟化锌55.6g(540mmol、相对于双氯磺酰亚胺为1.05当量)，在室温下搅拌6小时直至其完全溶解。
[阳离子交换工序1-铵盐的合成]
向具备搅拌装置的Pyrex(注册商标)制反应容器B(内容量为3L)中添加25质量％的氨水297g(4360mmol、相对于双氯磺酰亚胺为8.49当量)。在氨水的搅拌下，在室温下向反应容器B中滴加反应容器A的反应溶液。在结束滴加反应溶液后，停止搅拌，从分成水层和乙酸丁酯层这两层的反应溶液中去除包含氯化锌等副产物的水层，作为有机层，得到双氟磺酰亚胺铵的乙酸丁酯溶液。
将所得有机层作为试样，进行19F-NMR(溶剂：氘代乙腈)测定。在所得的谱图中，根据作为内标物质而添加的三氟甲基苯的量、以及源自其的峰的积分值与源自目标产物的峰的积分值的对比，求出有机层中包含的双氟磺酰亚胺铵的粗收量(416mmol)。
19F-NMR(溶剂：氘代乙腈)：δ56.0
[阳离子交换工序2-锂盐的合成]
相对于所得有机层中包含的双氟磺酰亚胺铵，以锂量为2当量的方式添加15质量％的氢氧化锂水溶液133g(以Li计为834mmol)，在室温下搅拌10分钟。其后，从反应溶液中去除水层，得到双氟磺酰亚胺锂的乙酸丁酯溶液。
将所得有机层作为试样，利用ICP发射光谱分析法，确认了氟磺酰亚胺的质子被交换成锂离子。另外，有机层中的双氟磺酰亚胺锂浓度为7质量％(收量：994g、双氟磺酰亚胺锂的收量：69.6g)。
需要说明的是，氟磺酰亚胺的浓度如下求出：将所得有机层作为试样，进行19F-NMR(溶剂：氘代乙腈)测定，在测定结果的谱图中，根据作为内标物质而添加的三氟甲基苯的量、以及源自其的峰的积分值与源自目标产物的峰的积分值的对比来求出。
[浓缩工序]
使用旋转蒸发仪(“REN-1000”、IWAKI公司制)，在减压下，从通过阳离子交换工序2得到的双氟磺酰亚胺锂的乙酸丁酯溶液中馏去一部分反应溶剂，得到双氟磺酰亚胺锂溶液162g(浓度：43质量％)。
向具备滴液漏斗、冷凝管和馏出接受器的500mL可分离烧瓶中添加包含双氟磺酰亚胺锂69.6g的乙酸丁酯溶液162g。使用真空泵，将上述可分离烧瓶内减压至667Pa为止，使可分离烧瓶浸渍在加热至55℃的油浴中，一边搅拌可分离烧瓶内的乙酸丁酯溶液一边缓慢加热，由此馏出氟磺酰亚胺合成工序中的反应溶剂、即乙酸丁酯。将与自馏出开始起10分钟的期间内回收至馏出接受器中的液体总量为相同体积量的1,2,4-三甲基苯作为不良溶剂添加至可分离烧瓶中。其后，持续每隔10分钟向可分离烧瓶内添加与馏出液为相同体积量的1,2,4-三甲基苯，由此，在将反应溶液浓缩的同时使体系内的乙酸丁酯(反应溶剂)与1,2,4-三甲基苯的配混比率发生变化，从而使双氟磺酰亚胺锂的白色晶体析出。反复进行上述操作直至可分离烧瓶内的上清液达到透明为止后，将烧瓶冷却至室温，将所得双氟磺酰亚胺锂晶体的悬浊液进行过滤，滤取双氟磺酰亚胺锂的晶体。需要说明的是，自开始加热乙酸丁酯溶液起至浓缩工序结束为止的时间为6小时，至白色晶体开始析出为止所需的时间为2小时。
接着，将所得晶体用少量的己烷清洗后，转移至平底槽中，以55℃、667Pa进行12小时的减压干燥，得到双氟磺酰亚胺锂的白色晶体(收量：65.4g)。将分析值示于表1。
[表1]
表1
<耐电压性评价>
使用实施例3和比较例1中得到的试样，进行LSV(线性扫描伏安法，Linear SweepVoltammetry)测定。在25℃、露点为-40℃以下的环境下使用北斗电工株式会社制造的HZ3000，参比电极使用Li、工作电极使用玻璃碳，对电极使用铂，从3V至7V以0.5mV/sec的扫描速度进行测定。测定液使用1M LiFSI的EC/EMC＝3/7溶液来进行。使用实施例3的试样时，5V下的分解电流值为0.003mA/cm2，使用比较例1的试样时，5V下的分解电流值为0.25mA/cm2。
<电池评价>
使用实施例3～5和比较例1中得到的试样，进行电池性能评价。将结果总结于表2。
[表2]
表2
相当于30mAh、层压电池时的研究结果
设计为4.2V，正极：LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、负极：石墨、隔膜：PE
※1容量测定条件充电：4.2V 1C(30mA)恒定电流恒定电压充电0.6mA终止
放电：0.2C(6mA)/1C(30mA)恒定电流放电2.75V终止0.2C/1C为各放电容量之比
※2放电容量测定条件充电：4.2V 1C(30mA)恒定电流恒定电压充电0.6mA终止25℃
1C(30mA)恒定电流放电2.75V终止0℃
※3充电容量测定条件放电：0.2C(6mA)恒定电流放电终止2.75V25℃
4.2V恒定电流充电
※4充电条件：4.2V 1C(30mA)恒定电流恒定电压充电0.6mA终止45℃
放电条件：1C(30mA)2.75V终止45℃
与比较例1相比，使用了实施例的试样的试验中，随着LiFSO3增加，确认到循环特性、低温下的充电特性的改善。另一方面，随着FSO2NH2增加，容量和倍率特性提高。另外，与使用了比较例1的试样的试验相比，通过包含FSO2NH2，可观察到循环特性的改善。
实施例8
向PFA反应容器中量取LiF 1.17g(45mmol)。对反应容器进行冰冷，投入HFSI9.59g(53mmol)。将反应溶液加热至120℃，进行1.5小时的反应。将反应溶液以10hPa、140℃进行2小时的减压脱挥。其结果，得到LiFSI 7.30g。需要说明的是，LiFSI产量通过F-NMR测定来求出。
实施例9
向PFA反应容器中量取LiF 3.2g(125mmol)。对反应容器进行冰冷，投入HFSI25.0g(139mmol)。将反应溶液加热至140℃，进行1小时的反应。将反应溶液以1.4KPa、140℃进行2小时的减压脱挥。其结果，得到LiFSI 22.70g。
实施例10
向PFA反应容器中量取LiF 1.43g(55mmol)。对反应容器进行冰冷，投入HFSI7.45g(41mmol)。将反应溶液加热至120℃，进行1.5小时的反应。将反应溶液以10hPa、140℃进行2小时的减压脱挥。其结果，得到LiFSI[双氟磺酰亚胺锂盐]7.40g。需要说明的是，LiFSI产量通过F-NMR测定来求出。
比较例2
按照日本特开2014-201453号公报中公开的方法，得到包含LiFSI的组合物。
利用F-NMR对实施例8～10和比较例2中得到的包含LiFSI的各组合物进行分析，对LiFSO3进行定量。利用离子色谱法对LiFSI中的F-离子和SO4 2-离子的含量进行分析。另外，向超脱水甲醇[和光纯药工业株式会社制、水分量为10质量ppm以下]溶剂30ml中溶解实施例8、9和比较例2中得到的包含LiFSI的各组合物1g，通过使用了0.01N NaOH甲醇溶液的中和滴定，对HF进行定量(滴定温度为25℃)。关于pH，利用pH电极测定中和滴定时的初始值。
将结果示于表3。需要说明的是，F-NMR的检出限为100质量ppm、离子色谱法的定量限为1质量ppm。
[表3]
表3
使用实施例8～10和比较例2中得到的包含LiFSI的各组合物，制作0.6M LiFSI+0.6M LiPF6 EC/MEC＝3/7组成的电解液。在称量FSI时，考虑LiFSO3的含量，以其为1.2M/L的方式进行调整。LiPF6使用市售品。EC为碳酸亚乙酯、MEC为碳酸甲乙酯。
使用这些各电解液来实施电池评价。作为电池评价中使用的电池单元，使用了以LiCoO2为正极、以石墨为负极、且使用PE(聚乙烯)的隔膜、充电电压设计为4.35V、34mAh的层压电池。
<初始倍率特性(25℃)测定>
在下述条件下对上述规格的电池单元进行充放电，测定初始倍率特性。
充电：在恒定电流恒定电压充电：4.35V 1C(34mA)1/50C(0.68mA)终止→放电：恒定电流放电：0.2C(6.8mA)、1C(34mA)、2C(68mA)的各倍率下，2.75V终止
使用0.2C放电容量与1C、2C各放电容量之比(％)，评价初始倍率特性(25℃)。将结果示于表4。实施例8～10与比较例2相比得到了改善。
[表4]
表4
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
0.2C/1C 94.0 94.2 93.9 93.5
0.2C/2C 90.4 89.0 90.1 88.9
<初始低温输入输出特性评价>
对于应用了使用实施例8～10和比较例2中得到的包含LiFSI的各组合物的电解液的电池单元，如下所述地评价它们的初始低温输入输出特性。
·将(从0.2C恒定电流、2.75V终止放电状态起的0℃1C恒定电流充电4.35V终止时的充电容量)/(从0.2C恒定电流、2.75V终止放电状态起的25℃4.35V 1C恒定电流恒定电压充电1/50C终止时的充电容量)之比(％)作为低温输入特性。
·将(从25℃4.35V 1C恒定电流恒定电压充电1/50C终止充电状态起的0℃1C恒定电流放电、2.75V终止放电容量)/(从25℃4.35V 1C恒定电流恒定电压充电1/50C终止充电状态起的25℃1C恒定电流放电、2.75V终止放电容量)之比(％)作为低温放电特性。
使用低温输入特性与低温放电特性的各比(％)，评价初始低温输入输出特性。将结果示于表5。
[表5]
表5
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
0℃低温放电特性 88.3 88.2 88.3 87.9
0℃低温输入特性 91.9 91.7 91.8 91.5
<4.35V充电、60℃、1星期的放置试验>
将25℃4.35V 1C恒定电流恒定电压充电1/50C终止充电过的电池以60℃保存1星期，测定保存前后的电池单元电路电压。另外，利用与初始倍率特性测定相同的方法对保存后的电池单元进行测定，由保存前后的各倍率下的放电容量测定容量维持率。
表6中示出电池单元电路电压(V)，表7中示出容量维持率(％)。
[表6]
表6
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
保存前电路电压 4.3054 4.3043 4.3065 4.3015
保存后电路电压 4.2115 4.2110 4.2130 4.2006
[表7]
表7
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
0.2C 92.8 92.7 92.6 91.9
1C 92.5 92.2 92.2 91.9
2C 90.4 90.1 90.1 89.5
<以4.35V 60℃放置1星期后，以4.4V 85℃放置48小时的试验>
针对在4.35V充电状态下以60℃放置了1星期的电池单元，追加在4.4V充电状态下以85℃进行了48小时的放置。
针对应用了使用实施例8～10和比较例2中得到的包含LiFSI的各组合物的电解液的电池单元，使用放置前后的各倍率下的放电容量比测定保存后劣化率。将结果示于表8。
[表8]
表8
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
0.2C 61.6％ 61.6％ 61.8％ 61.3％
1C 35.1％ 32.1％ 35.0％ 19.4％
2C 4.7％ 4.0％ 4.5％ 3.2％
如表7、8所示，与基本不含F-离子的比较例2相比，包含超过1000质量ppm的F-离子、进而SO4 2-离子的含量为6000质量ppm以下的实施例8～10的容量维持率、保存后的劣化率得以改善。
<ICP分析>
将在4.35V充电后以60℃放置1星期后，进而在4.4V充电状态下以85℃放置48小时后的容量测定后的电池单元在放电状态下开封，在离心分离机2000rpm、5分钟的条件下采取电解液，用0.4％硝酸水溶液稀释100倍，用ICP对稀释液进行分析，对电解液中的钴量进行分析。
另外，将已拆解的负极、隔膜分开，分别用EMC(碳酸甲乙酯)溶液清洗后，以45℃真空干燥24小时。
其后，剥离负极的活性物质，用69％硝酸水溶液1ml浸渍8小时，添加水15g并过滤水溶液，针对水溶液用ICP对溶液中的钴量进行分析。
隔膜也同样地用69％硝酸水溶液浸渍8小时后，添加水15g并过滤，针对过滤后的水溶液用ICP对钴量进行分析。
表9示出将使用了比较例2的电解液的钴量设为100％时的实施例8～10的分析值。需要说明的是，ICP定量限为0.05ppm。
[表9]
表9
由表9可知：实施例8～10中，负极上、隔膜中、电解液中的钴量均减少，与F-离子的含量存在相关关系，放置后的容量维持率也呈现同样的关系。
如上所述，通过使用包含规定量的F-离子和SO4 2-离子的LiFSI组合物，高温放置时的容量劣化受到抑制。该效果在高电压、高温环境中尤其显著。
作为推测机理，可以认为：F-离子在正极侧形成覆膜，由此，在高温下抑制正极活性物质中的钴溶出，抑制容量劣化。
若HF浓度过高，则HF腐蚀正极活性物质或正极铝集电体，促进金属溶出，因此，HF量优选为5000质量ppm以下。
<45℃循环试验>
利用下述条件对上述规格的电池单元进行充放电，测定容量维持率。
充电：恒定电流恒定电压充电4.35V 1C 1/50C终止45℃→放电：恒定电流放电1C2.75V终止45℃
将容量维持率示于表10。
[表10]
表10
实施例8 实施例9 实施例10 比较例2
100循环 95.6％ 94.7％ 95.7％ 94.6％
200循环 91.8％ 90.9％ 91.5％ 90.7％
如上所述，通过使用包含LiFSO3的LiFSI组合物，能够进一步抑制高温放置时的容量劣化。该效果在高电压、高温环境中尤其显著。
作为推测机理，可以认为：LiFSO3在正极侧形成覆膜，由此抑制高温下的溶剂分解，因此抑制自放电的降低、容量劣化。
关于45℃循环的改善效果，也是同样的推测机理。
另一方面，关于低温输入输出特性、倍率特性的改善，可以认为：LiFSO3也作用于负极，形成薄且离子导电性高的覆膜。
但是，可以认为：在LiFSO3过多的情况下，覆膜变得过厚、电阻上升，因此电池性能降低。
产业上的可利用性
本发明的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法和双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物可在用作电解质、燃料电池的电解液中的添加物、选择性亲电氟化剂、光产酸剂、热产酸剂、近红外线吸收色素等的各种用途中加以应用。

Claims (10)

1.一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其是使包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物发生反应而制造双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，
双氟磺酰亚胺、碱金属化合物和双氟磺酰亚胺碱金属盐相对于反应后的混合物整体的重量比的合计为0.8以上。
2.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其中，所述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的、反应开始时刻的双氟磺酰亚胺和碱金属化合物相对于所述混合物整体的重量比的合计为0.8以上。
3.根据权利要求1或2所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其中，所述碱金属化合物为卤化碱金属，
所述制造方法包括将反应中生成的卤化氢去除的工序。
4.根据权利要求1或2所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其中，所述碱金属化合物为氟化锂，
所述制造方法包括将反应中生成的氟化氢去除的工序。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其中，所述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的反应温度为50℃以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其中，所述包含双氟磺酰亚胺和碱金属化合物的混合物的反应压力为1250hPa以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制造方法，其特征在于，所述碱金属化合物为氟化锂，一边以1013hPa以下的压力去除氟化氢一边进行处理。
8.一种双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，其包含90质量％以上的双氟磺酰亚胺碱金属盐，溶剂的含量为100质量ppm以下。
9.根据权利要求8所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，其包含10质量ppm～1质量％的FSO2NH2。
10.根据权利要求8或9所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐组合物，其包含100质量ppm～5质量％的LiFSO3。
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