CN112645294B - 一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，双氟磺酰亚胺与锂合金在有机溶剂中，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂。采用的锂合金时反应速率适中，不会产生其他的副反应，因此产物的纯度较高；采用锂合金制备双氟磺酰亚胺锂时，不需要加入惰性气体，因此制备工艺简单。

Description

一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法
技术领域
本发明属于新能源材料技术领域，涉及一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法。
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。
锂电池具有高的比能量、长的循环寿命、高的安全性能、自放电小等优点，在新能源存储领域中发挥着重大的作用。电解质作为电池的重要组成部分对电池的性能影响巨大。在众多的锂盐中，双氟磺酰亚胺锂盐具有宽的电化学窗口、高的热稳定性、高的电导率等优点，有望成为锂电池的新型电解质盐。
针对双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，国内外均有相关的报道。但是现有制备方法存在的问题是制备过程复杂，并且产物纯度低。如专利CN103391896A首先配成双氟磺酰亚胺盐的乙酸丁酯溶液，然后与氢氧化锂的水溶液反应后去除溶剂制得双氟磺酰亚胺锂。该方法存在的问题是产物的收率和纯度太低，为了提高双氟磺酰亚胺锂纯度，需要对反应的粗品进行纯化，由于收率和纯度过低，使得纯化过程较为复杂，从而使得制备双氟磺酰亚胺锂的时间过长，同时还存在成本较高的问题。
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高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，能够大大降低制备双氟磺酰亚胺锂的时间。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，向双氟磺酰亚胺的有机溶液中添加锂合金，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂；所述锂合金为硅锂合金或铝锂合金。
本发明前期研究中发现，采用金属锂作为原料反应时，由于金属锂极为活泼，一方面在反应前金属锂的表面不可避免的会产生一层氧化膜，会降低金属锂的利用率，也会对反应物的纯度造成影响；另一方面，金属锂在反应时极为剧烈，会产生其他的副反应，此外，剧烈反应会产生大量的，进而影响产物的纯度。因而，本发明采用硅锂合金或铝锂合金与双氟磺酰亚胺进行反应时，能够避免产生氧化膜，制备的双氟磺酰亚胺锂的产率、纯度更高。
本发明的有益效果为：
1.本发明采用的锂合金时反应速率适中，不会产生其他的副反应，因此产物的纯度较高。
2.本发明采用锂合金制备双氟磺酰亚胺锂时，不需要加入惰性气体，因此制备工艺简单。
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过长、成本较高等不足，本发明提出了一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，向双氟磺酰亚胺的有机溶液中添加锂合金，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂；所述锂合金为硅锂合金或铝锂合金。
本发明采用硅锂合金或铝锂合金与双氟磺酰亚胺进行反应时，能够避免产生氧化膜，反应速率更快，时间短，而且制备的双氟磺酰亚胺锂的产率、纯度更高。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，双氟磺酰亚胺与锂合金中锂的摩尔比为1:2～3。
该实施方式的一些实施例中，反应时间为0.5～4h。
该实施方式的一些实施例中，所述有机溶液中的有机溶剂为四氢呋喃、石油醚、正己烷、二甲苯、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈、乙醚、N-N二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合物。
在一种或多种实施例中，所述有机溶液中的有机溶剂为无水四氢呋喃、无水石油醚、无水正己烷、无水二甲苯、无水甲苯或无水二氯甲烷。
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，反应后的物料进行过滤，将过滤后的滤液减压蒸馏处理。
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与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水石油醚中，然后加入1.1mol硅锂合金(Li2.5Si)，室温下反应2h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.5％，产率是97％，图1为产物的红外图谱，证明合成了LiFSI。
实施例2
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水正己烷中，然后加入2.2mol铝锂合金(Al2Li)，室温下反应1h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.6％，产率是96％。
实施例3
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水二甲苯中，然后加入0.8mol硅锂合金(Li3.0Si)，室温下反应0.5h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.5％，产率是96％。
实施例4
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水甲苯中，然后加入2.6mol铝锂合金(Al1.6Li)，室温下反应3h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.4％，产率是98％。
实施例5
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水四氢呋喃中，然后加入0.9mol硅锂合金(Li2.5Si)，室温下反应2.5h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.4％，产率是95％。
实施例6
将1mol双氟磺酰亚胺溶于无水二氯甲烷中，然后加入2.3mol铝锂合金(Al1.8Li)，室温下反应4h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是99.3％，产率是98％。
实施例7
将30g双氟磺酰亚胺溶于无水石油醚中，然后加入3.5g金属锂，室温下反应0.2h，然后过滤，将滤液减压浓缩，向固体中加入正己烷析晶，固液分离，分离后的固体真空干燥即得双氟磺酰亚胺锂，产物的纯度是98.9％，产率是95％。
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 (5)

1.一种高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，其特征是，向双氟磺酰亚胺的有机溶液中添加锂合金，在室温条件下进行反应获得双氟磺酰亚胺锂；所述锂合金为硅锂合金或铝锂合金；
双氟磺酰亚胺与锂合金中锂的摩尔比为2~3:1；
所述双氟磺酰亚胺的有机溶液中有机溶剂为四氢呋喃、石油醚、正己烷、二甲苯、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈、乙醚、N-N二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合物；
反应后的物料进行过滤，将过滤后的滤液减压蒸馏处理；
将蒸发后的固体进行析晶处理；
析晶处理后的固体进行真空干燥。
2.如权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，其特征是，反应时间为1~20h。
3.如权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，其特征是，所述有机溶液中的有机溶剂为无水四氢呋喃、无水石油醚、无水正己烷、无水二甲苯、无水甲苯或无水二氯甲烷。
4.如权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，其特征是，所述有机溶剂为无水的有机溶剂。
5.如权利要求1所述的高纯双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法，其特征是，析晶处理的溶剂为正己烷。
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