CN112624067A - 一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法 - Google Patents

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安永灵
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Abstract

本发明公开了一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，双氟磺酰亚胺与萘锂在有机溶剂中，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂。萘锂作为原料时相较传统烷基锂和锂粉等更加安全廉价，同时其自由基结构使反应迅速高效，操作简便，是一种易于工业化的方法；萘锂相比而言，化学性质稳定，因此不需要低温和惰性环境，此外，基于其温和的反应过程，使其具有较高的产率和产物纯度。

Description

一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法
技术领域
本发明属于新能源材料技术领域，涉及一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
双氟磺酰亚胺锂是锂离子电池和超级电容器等新能源储能器件中常见的电解质，具有高的热稳定性、宽的电化学窗口、低的腐蚀速率等优点。目前双氟磺酰亚胺锂盐仅仅用在军事领域和高端产品中，无法大规模使用。
无法大规模使用的原因主要有：复杂的合成工艺导致了昂贵的生产成本。CN104925765A公开了双氯磺酰亚胺与氟化氢在路易斯酸催化下制得双氟磺酰亚胺，然后与碱性锂反应制备双氟磺酰亚胺锂，然后除去残留的金属离子，获得产物。这种方法制备出的产物纯度低，并且制备过程复杂。
CN103524387A公开了双氟磺酰亚胺锂的制备方法，即双氯磺酰亚胺与氯化锂在氯化亚砜中合成双氯磺酰亚胺锂，然后与金属氟化物反应，得到双氟磺酰亚胺锂。该制备方法中无机金属盐难以去除，并且制备方法较复杂。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，能够获得高纯度、高产率的双氟磺酰亚胺锂，制备方法简单。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，双氟磺酰亚胺与萘锂在有机溶剂中，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂。
金属有机化合物一般作为有机合成试剂和有机反应的高效、高选择性催化剂，能够促进或催化有机化合物的化学反应，包括有机锂化合物、有机镁化合物等。其中，有机合成中常用的是有机镁化合物，该被称为格林尼亚试剂，简称格氏试剂，是一种活泼的有机合成试剂，能够发生：偶连、加成、取代等多种类型反应。而有机锂化合物与格氏试剂具有相似的性质，甚至比格氏试剂具有更强的反应活性，然而双氟磺酰亚胺锂盐是一种无机物，其反应过程并未涉及有机反应，所以本领域技术人员在一般情况下难以想到采用有机锂作为制备双氟磺酰亚胺锂盐的原料。
有机锂包括烷基锂(例如甲基锂、乙基锂、丙基锂、丁基锂等)、炔基锂(乙炔锂、丙炔锂、丁炔锂等)、芳基锂(例如苯基锂、萘锂等)等，这是有机试剂中，最常用的有机锂试剂为丁基锂。本发明在前期研究中首先采用丁基锂作为原料与双氟磺酰亚胺进行反应制备双氟磺酰亚胺锂盐，但是发现采用丁基锂作为原料与双氟磺酰亚胺反应的条件为在低温(0℃以下)、惰性条件，反应条件苛刻，不利于工业化，在选择了多种有机锂，例如乙基锂、乙炔锂、丁炔锂等，其反应条件均匀丁基锂的反应条件类似。然而，本发明意外地发现，采用萘锂作为原料时，无需低温惰性条件，仅需要在室温下即可完成与双氟磺酰亚胺反应。
本发明的有益效果为：
1.萘锂作为原料时相较传统烷基锂和锂粉等更加安全廉价，同时其自由基结构使反应迅速高效，操作简便，是一种易于工业化的方法。
2.萘锂作为原料时，相比而言，化学性质稳定，因此不需要低温和惰性环境，此外，基于其温和的反应过程，使其具有较高的产率和产物纯度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的产物的红外图谱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有制备双氟磺酰亚胺锂存在制备方法复杂、纯度较低等不足，本发明提出了一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，双氟磺酰亚胺与萘锂在有机溶剂中，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂。
本发明采用萘锂作为原料，无需低温惰性条件，仅需要在室温下即可完成与双氟磺酰亚胺反应。反应条件温和，反应迅速高效，操作简便，适宜易于工业化。本发明所述的室温是指室内环境的温度，一般为15～30℃。
该实施方式的一些实施例中，双氟磺酰亚胺与萘锂摩尔比为1:1～1.6。当双氟磺酰亚胺与萘锂摩尔比为1:1.4～1.6时，反应效果更好。
该实施方式的一些实施例中，反应时间为0.1～5h。当反应时间为1～4h时，反应效果更好。
该实施方式的一些实施例中，所述有机溶剂为无水的有机溶剂。一般市售的有机溶剂中含有少量的水分，为了保证反应高效的进行，需要对有机溶剂进行除水处理，除水方法为一般溶剂的除水方法，例如采用除水剂(例如氧化钙等)处理、蒸馏等。
该实施方式的一些实施例中，所述有机溶剂为四氢呋喃。
在一种或多种实施例中，所述四氢呋喃为无水四氢呋喃。
该实施方式的一些实施例中，反应后的物料进行减压蒸馏处理。
在一种或多种实施例中，将蒸发后的固体进行析晶处理。保证双氟磺酰亚胺锂盐的纯度。
在一种或多种实施例中，析晶处理的溶剂为正己烷。
在一种或多种实施例中，析晶处理后的固体进行真空干燥。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.5mol萘锂，室温下反应1h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为97％，纯度为99.5％，图1为产物的红外图谱，证明合成了LiFSI。
实施例2
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.4mol萘锂，室温下反应4h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为95％，纯度为99.7％。
实施例3
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.6mol萘锂，室温下反应4h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为94％，纯度为99.6％。
实施例4
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.4mol萘锂，室温下反应2h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为92％，纯度为99.5％。
实施例5
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.6mol萘锂，室温下反应3h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为93％，纯度为99.4％。
实施例6
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.2mol萘锂，室温下反应5h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为92％，纯度为99.5％。
实施例7
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.3mol萘锂，室温下反应4h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为93％，纯度为99.6％。
实施例8
100mL反应釜中，加入1.0mol双氟磺酰亚胺，然后加入无水四氢呋喃溶液，最后加入1.5mol萘锂，室温下反应3h，然后减压浓缩，加入正己烷析晶，固液分离，真空干燥即得到白色LiFSI，产率为97％，纯度为99.6％。
实施例2～8获得的产物与实施例1的产物表征相同。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，双氟磺酰亚胺与萘锂在有机溶剂中，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂。
2.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，双氟磺酰亚胺与萘锂摩尔比为1:1～1.6。
3.如权利要求2所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，氟磺酰亚胺与萘锂摩尔比为1:1.4～1.6。
4.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，反应时间为0.1～5h。
5.如权利要求4所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，反应时间为1～4h。
6.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，所述有机溶剂为无水的有机溶剂。
7.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，所述有机溶剂为四氢呋喃；
优选的，所述四氢呋喃为无水四氢呋喃。
8.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，反应后的物料进行减压蒸馏处理。
9.如权利要求8所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，将蒸发后的固体进行析晶处理。
10.如权利要求9所述的双氟磺酰亚胺锂盐的绿色简易的制备方法，其特征是，析晶处理的溶剂为正己烷；
或，析晶处理后的固体进行真空干燥。
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