CN113135555A - 一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于双氟磺酰亚胺锂的制备领域，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法。该双氟磺酰亚胺锂的制备方法包括以下步骤：氮化锂和过量硫酰氟气体在有机溶剂中进行反应，反应后得到料浆，固液分离，所得液体在溶析剂的条件下进行搅拌结晶，得到结晶料浆，从结晶料浆中分离出晶体。本发明的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，采用氮化锂为锂源和硫酰氟气体在有机溶剂体系下进行反应，得到双氟磺酰亚胺锂溶液和氟化锂固体，经过后处理得到双氟磺酰亚胺锂副产高纯氟化锂，该工艺简单环保，三废少，产品收率及纯度高。

Description

一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法
技术领域
本发明属于双氟磺酰亚胺锂的制备领域，具体涉及一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法。
背景技术
双氟磺酰亚胺锂作为一种新型的锂电池电解质具有电导率高，热稳定及化学稳定性高，高低温性能优异，有效提高锂电池的能量密度和循环寿命，是一种有望替代六氟磷酸锂的下一代功能性锂盐。
目前制备的方法主要分为以下几步：1、制备双氯磺酰亚胺酸；2、通过氟化得到双氟磺酰亚胺酸；3、通过锂化反应得到锂盐，然后通过重结晶精制得到满足电池需求的高纯锂盐。该路线存在的问题是流程长，副产物多，环境污染严重，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，工艺简单环保，三废少，产品收率及纯度高。
为实现上述目的，本发明的双氟磺酰亚胺锂的制备方法的技术方案是：
一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：氮化锂和过量硫酰氟气体在有机溶剂中进行反应，反应后得到料浆，固液分离，所得液体在溶析剂的条件下进行搅拌结晶，得到结晶料浆，从结晶料浆中分离出晶体。
本发明的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，采用氮化锂为锂源和硫酰氟气体在有机溶剂体系下进行反应，得到双氟磺酰亚胺锂溶液和氟化锂固体，经过后处理得到双氟磺酰亚胺锂副产高纯氟化锂，该工艺简单环保，三废少，产品收率及纯度高。
为更好的兼顾原料成本，优选的，硫酰氟和氮化锂的摩尔比为2～3：1。
优选的，所述反应的温度为-20℃～60℃。反应的时间为12～48h。
优选的，将固液分离所得固体进行干燥，得到氟化锂粉体。
氮化锂基本不溶于有机溶剂中，分散在有机溶剂中形成料浆。有机溶剂能够溶解双氟磺酰亚胺锂产品，并能够实现对氮化锂的良好分散即可，优选的，所述有机溶剂选自酯类溶剂和/或醚类溶剂。更优选的，所述酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯中的一种或两种以上组合；所述醚类溶剂选自乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、异丙醚中的一种或两种以上组合。
双氟磺酰亚胺锂产品溶于有机溶剂中，溶析剂能够降低双氟磺酰亚胺锂产品在有机溶剂中的溶解度，方便产品的析出即可，优选的，所述溶析剂选自氯代烃、甲苯、二甲苯、二氯乙烯、苯甲醚中的一种或两种以上组合。更优选的，所述氯代烃选自二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳、氯仿中的一种或两种以上组合。采用该种方式获得的晶体产品，纯度高，而且产品粒度容易控制，同时能耗也较低。
所得液体在溶析剂的条件下进行搅拌结晶包括：将所得液体进行浓缩，加入所述溶析剂搅拌结晶6～12h。
具体实施方式
本发明提供了一种利用硫酰氟和氮化锂反应制备双氟磺酰亚胺锂盐的方法，反应原料步骤简单，收率高，易于产业化。
其实施步骤如下：
1)将氮化锂分散到有机溶剂中，然后通入硫酰氟，使得体系反应温度维持在-20℃～60℃，反应12～48h；
氮化锂与有机溶剂的质量比为(0.02～0.1)：1，更优选为(0.05～0.1)：1。氮化锂分散到有机溶剂中的温度可控制为-20℃～-10℃，反应温度可优选控制在室温～30℃。
2)将反应后的料浆过滤得到澄清透明的溶液，然后真空浓缩得到浓缩液，然后加入溶析剂搅拌6～12h得到结晶料浆，过滤，洗涤，35℃～100℃氮气保护下干燥8～12h后得到高纯的双氟磺酰亚胺锂粉体；
浓缩液的体积为滤液原体积的40～50％。溶析剂的加入量为理论锂盐质量的6～10倍。
3)从步骤2)中过滤得到的滤饼80～120℃下干燥4～8h得到氟化锂粉体。
反应机理如下：
Li3N+2SO2F2＝LiN(SO2F)2+2LiF
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的双氟磺酰亚胺锂的制备方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：
1)将35g氮化锂分散到374g的碳酸二甲酯溶剂中，冷却到-20℃，然后通入244.8g的硫酰氟气体，然后加热到30℃进行反应24h后得到料浆体系，然后过滤，滤饼在100℃下干燥4h得到51g粉体，经过XRD检测为纯相的氟化锂，原子吸收测锂元素得到纯度99.95％，收率98.07％。
2)过滤得到澄清滤液60℃，-0.098Mpa下浓缩得到浓缩料浆，浓缩料浆的体积为澄清滤液原体积的50％；然后加入1200g的二氯甲烷，搅拌析晶10h，过滤，二氯甲烷打浆洗涤三次，每次1倍滤饼质量的二氯甲烷，过滤得到的粉体在60℃氮气干燥8h，得到131g的粉体，收率70％，核磁19FNMR测试为51.8ppm(溶剂氘代乙腈，内标CCl3F)，纯度为99.98％。
实施例2
本实施例的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：
1)将70g氮化锂分散到748g的甲基叔丁基醚溶剂中，冷却到-10℃，然后通入448.8g的硫酰氟气体，然后加热到25℃进行反应24h后得到料浆体系，然后过滤，滤饼在110℃下干燥4h得到103g粉体，经过XRD检测为纯相的氟化锂，原子吸收测锂元素得到纯度99.85％，收率99.04％。
2)过滤得到的澄清滤液40℃，-0.098Mpa下浓缩得到料浆，浓缩料浆的体积为澄清滤液原体积的45％；然后加入2400g的二氯乙烷，搅拌析晶12h，过滤，二氯乙烷打浆洗涤三次，每次1倍滤饼质量的二氯乙烷，过滤得到的粉体在40℃氮气干燥8h，得到344g的粉体，收率91.97％，核磁19FNMR测试为51.8ppm(溶剂氘代乙腈，内标CCl3F)，纯度为99.96％。
实施例3
本实施例的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，包括以下步骤：
1)将17.5g氮化锂分散到300g的乙醚溶剂中，冷却到-20℃，然后通入122.4g的硫酰氟气体，然后加热到25℃进行反应24h后得到料浆体系，然后过滤，滤饼在100℃下干燥6h得到25.4g粉体，经过XRD检测为纯相的氟化锂，原子吸收测锂元素得到纯度99.95％，收率97.69％。
2)过滤得到的澄清滤液30℃，-0.098Mpa下浓缩得到浓缩料浆，浓缩料浆的体积为澄清滤液原体积的40％；然后加入580g的二氯甲烷，搅拌析晶12h，过滤，二氯甲烷打浆洗涤三次，每次1倍滤饼质量的二氯甲烷，过滤得到的粉体在35℃氮气干燥8h，得到88.8g的粉体，收率95％，核磁19FNMR测试为51.6ppm(溶剂氘代乙腈，内标CCl3F)，纯度为99.95％。

Claims (10)

1.一种双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：氮化锂和过量硫酰氟气体在有机溶剂中进行反应，反应后得到料浆，固液分离，所得液体在溶析剂的条件下进行搅拌结晶，得到结晶料浆，从结晶料浆中分离出晶体。
2.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，硫酰氟和氮化锂的摩尔比为(2～3)：1。
3.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为-20℃～60℃。
4.如权利要求3所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为12～48h。
5.如权利要求1～4中任一项所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，将固液分离所得固体进行干燥，得到氟化锂粉体。
6.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自酯类溶剂和/或醚类溶剂。
7.如权利要求6所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯中的一种或两种以上组合；所述醚类溶剂选自乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、异丙醚中的一种或两种以上组合。
8.如权利要求1或6或7所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述溶析剂选自氯代烃、甲苯、二甲苯、二氯乙烯、苯甲醚中的一种或两种以上组合。
9.如权利要求8所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所述氯代烃选自二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳、氯仿中的一种或两种以上组合。
10.如权利要求1或6或7所述的双氟磺酰亚胺锂的制备方法，其特征在于，所得液体在溶析剂的条件下进行搅拌结晶包括：将所得液体进行浓缩，加入所述溶析剂搅拌结晶6～12h。
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