KR102223112B1 - 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지용 전해액에 관한 것이다.

Description

플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염 및 이의 제조 방법{FLUOROSULFONYL IMIDE ALKALI METAL SALT AND PREPARING METHOD THEREOF}
본원은 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지용 전해액에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있다. 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고, 특히, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
특히, 하이브리드 전기자동차에 사용되는 리튬 이차전지는 단시간에 큰 출력을 발휘할 수 있는 특성과 더불어, 대전류에 의한 충방전이 단시간에 반복되는 가혹한 조건 하에서 10 년 이상 사용될 수 있어야 하므로, 기존의 소형 리튬 이차전지보다 월등히 우수한 안전성 및 출력 특성이 필연적으로 요구된다.
이와 관련하여, 종래의 리튬 이차전지는 양극에 층상 구조의 리튬 코발트 복합산화물을 사용하고, 음극에 흑연계 재료를 사용하는 것이 일반적이지만, LiCoO2 의 경우 에너지 밀도 및 고온 특성이 좋은 장점을 갖는 반면에, 출력특성이 나쁘므로, 발진과 급가속 등에 일시적으로 요구되는 높은 출력을 전지로부터 얻기 때문에 고출력을 요하는 하이브리드 전기자동차용으로 적합하지 못하고, LiNiO2 은 그것의 제조방법에 따른 특성상, 합리적인 비용으로 실제 양산공정에 적용하기에 어려움이 있으며, LiMnO2, LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물은 사이클 특성 등이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.
이에, 최근 리튬 전이금속 포스페이트 물질을 양극 활물질로서 이용하는 방법이 연구되고 있다. 리튬 전이금속 포스페이트 물질은 크게 나시콘 구조인 LixM2(PO4)3 와 올리빈 구조의 LiMPO4 로 구분되고, 기존의 LiCoO2 에 비해서 고온 안정성이 우수한 물질로 연구되고 있다.
음극 활물질은 표준 수소 전극 전위에 대해 약 -3V 의 매우 낮은 방전 전위를 가지며, 흑연판 층의 일축 배향성으로 인해 매우 가역적인 충방전 거동을 보이며, 그로 인해 우수한 전극 수명 특성을 보이는 탄소계 활물질이 주로 사용되고 있다.
한편, 리튬 이차전지는 음극과 양극 사이에 다공성 고분자 분리막을 위치시키고, LiPF6 등의 리튬염을 함유한 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 된다. 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입이 되고, 방전시에는 반대로 탄소 층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입이 되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온이 이동하는 매질의 역할을 한다. 이러한 리튬 이차전지는 기본적으로 전지의 작동 전압 범위에서 안정해야 하고, 충분히 빠른 속도로 이온을 전달할 수 있는 능력을 가져야 한다.
상기 비수성 전해액으로 종래 카보네이트계 용매를 사용하였으나, 카르보네이트 용매는 점도가 커져서 이온 전도도가 작아지는 문제점이 있었고, 또한, 일부 화합물을 전해액 첨가제로 사용하는 경우, 전지의 일부 성능은 향상되지만 오히려 다른 성능을 감소시키는 경우가 많았다. 따라서, 우수한 출력 및 수명 특성을 나타내는 리튬 이차전지용 전해액에 대한 구체적인 연구가 필요한 실정이다.
한편, 플루오로설포닐이미드류는 N(SO2F)기 또는 N(SO2F)2기를 가지는 화합물의 중간체로서 유용하며, 전해질, 연료전지의 전해액으로의 첨가물, 선택적 친전자성 불소화제, 광산 발생제, 열산 발생제, 근적외선 흡수색소 등으로 사용되는 등, 여러 가지 용도에 있어서 유용한 화합물이다. 그러나 동시에 플루오로설포닐이미드는 그 돌출된 극성에 유래하고, 불순물의 제거가 매우 곤란한 화합물이기도 하다.
플루오로설포닐이미드류의 제조 방법으로서는 여러 가지 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 불소화제를 사용하여 클로로술포닐이미드를 할로겐 교환하는 방법; 요소의 존재 하에서 플루오로설폰산을 증류해 비스(플루오로설포닐)이미드를 얻는 방법; 불소 함유 설폰산과 불소 함유 설폰아미드를 염화티오닐의 존재 하에서 반응시키는 방법; 설팜산 및 클로로설폰산의 반응 생성물과 할로겐화제를 반응시키는 방법; 염기성 촉매의 존재 하에서 클로로술포닐이미드류와 불화물염을 반응시키는 방법; 소정의 원소를 포함한 불화물을 사용하여 플루오로설포닐이미드를 제조하는 방법; 등이 있다.
국제 공개특허공보 제 WO2011/149095 호는 플루오로설포닐이미드의 알칼리 금속염 및 이를 위한 생산 방법에 관한 것이다. 상기 공개특허는 플루오로설포닐이미드의 알칼리 금속염으로부터 반응용매를 제거해서 분체를 얻는 방법이 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지용 전해액을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 있어서, 하기 화학식 1 로서 표시되는 이미도술폰산을 제조하는 단계; 및 비금속성 불화물을 이용하여 상기 이미도술폰산을 불화시키는 단계를 포함하는, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112017117528567-pat00001
.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 비이온성 불화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 NOF, S2F10, BrF, BrF3, BrF5, ClF, ClF3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 NOF 를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 이미도술폰산은 클로로설폰산을 암모니아 또는 클로로설폰산 이소시아네이트와 반응시켜 제조하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염은 플루오로설포닐이미드 리튬염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불화된 이미도술폰산을 리튬염과 반응시켜 리튬화시키는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬염은 LiOH, Li2CO3, Li2O, Li2CO3, LiNO3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 의해 제조되고, 금속 함량이 100 ppm 이하인 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 제공한다.
본원의 제 3 측면은 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 포함하는, 이차전지용 전해액을 제공한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법은 기존에 이미도술폰산을 불화시키는 단계에서 사용하던 금속성 불화물을 비금속성 또는 비이온성 불화물로 대체하여 사용함으로써 금속을 제거하기 위한 추가 정제 공정을 포함하지 않고, 금속 함량이 100 ppm 이하인 고순도의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 제조할 수 있다.
본원의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법을 따르면, 수분에 안정한 이미도설폰산을 출발물질로서 사용함으로써 반응계 내부에 반입되는 수분량이 감소되고, 이를 통해 출발물질 또는 생성물의 가수분해 반응을 억제하여 플루오로설포닐이미드를 안정적으로 수득할 수 있다. 또한, 수분에 안정한 이미도술폰산을 사용함으로써 제조 공정의 관리가 용이한 장점이 있다.
상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 포함하는 이차전지용 전해액을 희석하여 이차전지용 전해액을 제조할 수 있기 때문에, 공정을 저비용으로 수행할 수 있고, 간편하다는 장점이 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 플루오로설포닐 이미드 알칼리 금속염의 제조 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "플루오로설포닐이미드"의 기재는 "디(플루오로설포닐)이미드, N-(플루오로설포닐)-N-(플루오로알킬설포닐)이미드, 및 이들의 조합들로 이루어진 물질"을 의미한다.
이하에서는 본원의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 이차전지용 전해액에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면은 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 있어서, 하기 화학식 1 로서 표시되는 이미도술폰산을 제조하는 단계; 및 비금속성 불화물을 이용하여 상기 이미도술폰산을 불화시키는 단계를 포함하는, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure 112017117528567-pat00002
.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법의 순서도이다.
먼저, 이미도술폰산을 제조한다 (S100).
수분에 안정한 이미도술폰산을 사용하여 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 제조함으로서 제조 공정의 관리가 용이한 장점이 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 이미도술폰산은 클로로설폰산을 암모니아 또는 클로로설폰산 이소시아네이트와 반응시켜 제조하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
클로로설폰산과 암모니아를 반응시켜 이미도술폰산을 제조하는 단계는 하기 반응식 1 로서 표시된다:
[반응식 1]
Figure 112017117528567-pat00003
.
상기 클로로설폰산과 암모니아의 반응은 감압 하에서 농축되어 수행되는 것일 수 있고, 감압도를 조절함으로써 저온에서도 효율적으로 반응 용매를 제거할 수 있다. 상기 반응은 30 kPa 이하의 감압 하에서 농축되어 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
클로로설폰산과 클로로설폰산 이소시아네이트를 반응시켜 이미도술폰산을 제조하는 단계는 하기 반응식 2 로서 표시된다:
[반응식 2]
Figure 112017117528567-pat00004
.
상기 클로로설폰산과 클로로설폰산 이소시아네이트의 반응은 감압 하에서 농축되어 수행되는 것일 수 있고, 감압도를 조절함으로써 저온에서도 효율적으로 반응 용매를 제거할 수 있다. 상기 반응은 40 kPa 이하의 감압 하에서 농축되어 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 비금속성 불화물을 이용하여 상기 이미도술폰산을 불화시킨다 (S200).
상기 비금속성 불화물, 예를 들어, NOF 를 이용하여 상기 이미도술폰산을 불화시키는 단계는 하기 반응식 3 으로서 표시된다:
[반응식 3]
Figure 112017117528567-pat00005
.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 비이온성 불화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 NOF, S2F10, BrF, BrF3, BrF5, ClF, ClF3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 비금속성 불화물은 NOF 를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기존의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법은 금속성 불화물을 이용하여 이미도술폰산을 불화시키는 것으로서, 불필요한 금속을 제거하기 위한 추가 정제 공정이 필요하여 공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있었다.
반면, 본원의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법은 금속성 불화물을 비금속성 불화물로 대체하여 사용함으로써 금속을 제거하기 위한 추가 정제 공정이 불필요하고, 금속 함량이 100 ppm 이하인 고순도의 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염은 플루오로설포닐이미드 리튬염을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 플루오로설포닐이미드 리튬염을 제조하기 위하여, 상기 불화된 이미도술폰산을 리튬염과 반응시켜 리튬화시키는 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 리튬염은 LiOH, Li2CO3, Li2O, Li2CO3, LiNO3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 리튬염은 LiOH 를 사용하는 것일 수 있다.
상기 불화된 이미도술폰산을 리튬염, 예를 들어, LiOH 와 반응시켜 리튬화시키는 단계는 하기 반응식 4 로서 표시된다:
[반응식 4 ]
Figure 112017117528567-pat00006
.
본원의 제 2 측면은, 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 의해 제조되고, 금속 함량이 100 ppm 이하인 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염에 관한 것이다.
상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염은 기존의 제조 방법 중 이미도술폰산을 불화시키는 단계에서 사용하던 금속성 불화물을 비금속성 또는 비이온성 불화물로 대체하여 사용함으로써 금속 불순물을 함유하지 않을 수 있다. 이를 통해 금속 함량이 100 ppm 이하인 것인 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 제조할 수 있다.
상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염, 예를 들어, 상기 플루오로설포닐이미드 리튬염은 높은 내전압, 도전성을 가지므로, 이를 이차전지의 전해질로서 사용함으로써 고성능의 이차전지를 제조할 수 있다.
본원의 제 3 측면은, 상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 포함하는, 이차전지용 전해액에 관한 것이다.
상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 포함하는 이차전지용 전해액을 사용하는 경우, 설포닐이미드 그룹이 계면 저항을 낮출 수 있어서 이를 포함하는 이차전지는 상온에서뿐만 아니라 저온에서도 출력 특성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 이차전지용 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임, 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 상기 이차전지용 전해액에 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여, 상기 이차전지용 전해액에 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1] 이미도술폰산의 제조 1
먼저, 테프론이 코팅된 고압반응기에 클로로설폰산 및 톨루엔을 투입하고 0℃ 의 온도로 냉각하였다. 이후, 상기 고압반응기에서 암모니아 가스를 버블링 하였다. 상기 반응물을 감압 하에서 농축하여 암모니아를 제거함으로써 이미도술폰산을 제조하였다.
[실시예 2] 이미도술폰산의 제조 2
먼저, 테프론이 코팅된 고압반응기에 클로로설폰산을 투입하여 120℃ 의 온도로 승온하였다. 이후, 상기 고압반응기에 클로로설폰산 이소시아네이트를 적가하여 12 시간 내지 15 시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후, 상기 반응물을 감압 하에서 증류하여 80% 의 수율로서 HClSI 를 수득하였다.
이어서, 상기 HClSI 는 EA 에 의해 용해되고, 상기 용액에 H2O(2 eq)를 적가하여 가수분해하였다. 상기 가수분해물은 감압 하에서 농축하여 HCl 을 제거함으로써 이미도술폰산을 제조하였다.
[실시예 3] 플루오로설포닐이미드 리튬염의 제조
상기 고압반응기에서 실시예 1 또는 실시예 2 에 따른 이미도술폰산은 톨루엔 또는 IPA 에 의해 용해되고, 상기 용액에 NOF(3.5 eq) 가스를 투입하여 압력을 유지하고, 상온에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후, 상기 반응물은 감압 하에서 농축하여 톨루엔 또는 IPA 를 제거하고, EDC 를 이용하여 용해한 다음, LiOH(1.1 eq)를 투입하여 상온에서 5 시간 동안 교반하였다. 이를 통해 생성된 고체를 여과하여 84% 의 수율로서 플루오로설포닐이미드 리튬염을 수득하였다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법에 있어서,
    하기 화학식 1 로서 표시되는 이미도술폰산을 제조하는 단계; 및
    NOF, S2F10, BrF, BrF3, BrF5, ClF, ClF3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 비금속성 불화물을 이용하여 상기 이미도술폰산을 불화시키는 단계
    를 포함하는, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112020118255019-pat00007
    .
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비금속성 불화물은 NOF 를 포함하는 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미도술폰산은 클로로설폰산을 암모니아 또는 클로로설폰산 이소시아네이트와 반응시켜 제조하는 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염은 플루오로설포닐이미드 리튬염을 포함하는 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 불화된 이미도술폰산을 리튬염과 반응시켜 리튬화시키는 단계를 추가 포함하는 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리튬염은 LiOH, Li2CO3, Li2O, Li2CO3, LiNO3, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염의 제조 방법.
  9. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되고, 금속 함량이 100 ppm 이하인 것인, 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염.
  10. 제 9 항에 따른 플루오로설포닐이미드 알칼리 금속염을 포함하는, 이차전지용 전해액.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113511639B (zh) * 2021-06-17 2023-03-14 深圳市研一新材料有限责任公司 一种双氟磺酰亚胺锂及其制备方法和应用
CN115611245B (zh) * 2021-07-13 2024-02-02 湖南福邦新材料有限公司 一种双氯磺酰亚胺酸及双氟磺酰亚胺锂的制备方法
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150061024A (ko) * 2011-03-03 2015-06-03 닛뽕소다 가부시키가이샤 플루오로술포닐이미드암모늄염의 제조 방법
FR2975694B1 (fr) * 2011-05-24 2013-08-02 Arkema France Procede de preparation de bis(fluorosulfonyl)imidure de lithium
KR101800299B1 (ko) * 2016-01-08 2017-11-22 건국대학교 글로컬산학협력단 알코올 용매를 이용한 리튬 플루오로술포닐이미드의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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