KR102259983B1 - Method for producing bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt (LiFSI) with reduced fluorine anion content - Google Patents

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KR102259983B1 KR1020190091403A KR20190091403A KR102259983B1 KR 102259983 B1 KR102259983 B1 KR 102259983B1 KR 1020190091403 A KR1020190091403 A KR 1020190091403A KR 20190091403 A KR20190091403 A KR 20190091403A KR 102259983 B1 KR102259983 B1 KR 102259983B1
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Abstract

본 발명은
(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F(HF)n(n=0~10)를 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 50~70℃까지 냉각시킨 후, 반응용액에 질소 가스를 공급하여 날라가는 가스의 pH를 pH 페이퍼를 사용하여 측정하여 pH가 6~8이 될 때까지 버블링을 실시하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 리튬 염기와 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 반용매(antisolvent)를 반응기에 투입하는 단계;
(e) 상기 반응기에 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액을 넣고 교반하는 단계; 및
(f) 상기 (e)단계에서 교반한 용액을 여과하고, 여과물을 건조하는 단계;를 포함하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법을 제공한다.
the present invention
(a) Bis(chlorosulfonyl)imide and NH 4 F(HF)n (n=0~10) under a nitrogen atmosphere were mixed with diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, acetic acid preparing ammonium bis(fluorosulfonyl)imide by reacting in at least one solvent selected from the group consisting of ethyl, propyl acetate, and butyl acetate;
(b) After the completion of the reaction in step (a), the reaction result is cooled to 50-70° C., and then the pH of the gas blown by supplying nitrogen gas to the reaction solution is measured using a pH paper, and the pH is 6- bubbling until 8;
(c) reacting the ammonium bis(fluorosulfonyl)imide obtained in step (b) with a lithium base to prepare a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt;
(d) adding the lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide prepared in step (c) and an antisolvent to the reactor;
(e) adding lithium methoxide or lithium methoxide solution to the reactor and stirring; and
(f) filtering the solution stirred in step (e), and drying the filtrate; provides a method for preparing a lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide comprising a.

Description

불소 음이온의 함유량이 저감된 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염(LiFSI)의 제조 방법{Method for producing bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt (LiFSI) with reduced fluorine anion content} Method for producing bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt (LiFSI) with reduced fluorine anion content

본 발명은 불소 음이온의 함유량이 저감된 비스(플루오로설포닐)이미드 리 튬염(LiFSI)의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt (LiFSI) having a reduced content of fluorine anions.

모바일 기기의 대중화, 전기자동차의 상용화, 및 전기저장 장치의 수요 증가에 따라 고출력, 고에너지 밀도, 고방전 전압 등의 성능을 갖춘 2차 전지가 개발되고 있다. With the popularization of mobile devices, commercialization of electric vehicles, and increasing demand for electric storage devices, secondary batteries having high output, high energy density, and high discharge voltage are being developed.

리튬-이온 배터리는 적어도 음극, 양극, 분리막 및 전해질을 포함한다. 상기 전해질은 일반적으로 유기 카르보네이트의 혼합물인 용매에 용해된 리튬염으로 구성된다. 가장 널리 사용되는 리튬염으로는 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)를 들 수 있는데, 이 리튬염은 우수한 성능을 갖추고 있지만 플루오르화수소산 기체의 형태로 분해되는 단점을 갖는다. A lithium-ion battery includes at least a negative electrode, a positive electrode, a separator and an electrolyte. The electrolyte consists of a lithium salt dissolved in a solvent, which is usually a mixture of organic carbonates. The most widely used lithium salt is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). This lithium salt has excellent performance, but has the disadvantage of being decomposed in the form of hydrofluoric acid gas.

상기 단점을 극복하기 위하여, LiTFSI(리튬 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드) 및 LiFSI (리튬 비스(플루오로술포닐)이미드) 가 개발되었다. 이러한 염들은 자발적 분해를 약간 나타내거나 나타내지 않고, LiPF6 보다 가수분해에 더 안정하다. To overcome the above disadvantages, LiTFSI (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) and LiFSI (lithium bis(fluorosulfonyl)imide) have been developed. These salts exhibit little or no spontaneous decomposition and are more stable to hydrolysis than LiPF 6 .

한편, LiTFSI는 알루미늄 집전기(current collector)에 대한 부식을 야기하는 단점을 갖는 것으로 알려진 반면, LiFSI는 상기와 같은 단점도 갖지 않기 때문에 종래의 다른 염들과 비교하여 탁월한 성능으로 주목을 받고 있다. On the other hand, LiTFSI is known to have a disadvantage of causing corrosion to an aluminum current collector, whereas LiFSI does not have the above disadvantages, so it is attracting attention for its excellent performance compared to other conventional salts.

리튬-이온 2차 전지의 원가구조에서 리튬염의 비중이 높기 때문에 경제적으로 고순도의 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을를 제조하는 방법에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. Since the specific gravity of lithium salts in the cost structure of lithium-ion secondary batteries is high, research on a method for economically manufacturing high-purity bis(fluorosulfonyl)imide lithium salts is being actively conducted.

종래에 알려진 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법은 다음과 같이 실시된다:A conventionally known method for preparing a lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide is carried out as follows:

Figure 112019077351625-pat00001
Figure 112019077351625-pat00001

상기 반응식에 나타낸 바와 같이, 상기 제조방법은 (1)단계에서, 비스(클로로술포닐)이미드를 플루오라이드아연(II)(ZnF2)와 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 화합물을 제조하는 특징을 갖는다. As shown in the scheme above, in the preparation method, in step (1), bis(chlorosulfonyl)imide is reacted with zinc(II) fluoride (ZnF2) to prepare a bis(fluorosulfonyl)imide compound. have characteristics.

그러나 상기 반응은 고가의 플루오라이드아연(II)을 사용해야 하며, 난용성인 아연 성분을 제거해야 하며, 아연 성분이 함유된 폐수가 다량 발생한다는 단점이 있다. 특히, 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 전해액에 사용하기 위해서는 아연 금속을 PPM 단위로 조절해야 하는 단점을 갖는다.However, the above reaction has disadvantages in that expensive zinc (II) fluoride must be used, a poorly soluble zinc component must be removed, and a large amount of wastewater containing a zinc component is generated. In particular, in order to use the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt in the electrolyte, it has a disadvantage in that the zinc metal must be adjusted in PPM units.

또한, 하기와 같이 실시되는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법도 알려져 있다.In addition, a method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt carried out as follows is also known.

Figure 112019077351625-pat00002
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상기 기술은 반응식에 나타난 바와 같이, 출발물질인 비스(클로로술포닐)이미드를 플로오르화 시약인 NH4F(HF)n (n=0~10)와 반응시켜서 중간 생성물로 암모늄비스(플루오르술포닐)이미드염을 제조하는 것을 특징으로 한다. As shown in the reaction scheme, the above technique reacts bis(chlorosulfonyl)imide, a starting material, with NH4F(HF)n (n=0~10), a fluorination reagent, to form ammonium bis(fluorosulfonyl) as an intermediate product. It is characterized in that the imide salt is prepared.

그러나, 상기 방법은 비스(클로로술포닐)이미드를 플로오르화 시약인 NH4F(HF)n (n=0~10)와 반응시켜 암모늄비스(플루오르술포닐)이미드염을 제조하는 과정에서 대부분 불소 음이온(F-)이 발생되며, 이것이 제품의 품질을 저하시키는 원인으로 작용하게 되는 단점을 갖는다.However, in the above method, most of the fluoride anions are produced by reacting bis(chlorosulfonyl)imide with NH4F(HF)n (n=0 to 10) as a fluorination reagent to prepare ammonium bis(fluorosulfonyl)imide salt. (F-) is generated, which has a disadvantage in that it acts as a cause of lowering the quality of the product.

그러므로 이 과정에서 발생되는 불소 음이온을 제거하는 방법에 대한 연구가 요구된다. Therefore, research on a method for removing fluoride anions generated in this process is required.

상기 불화 암모늄(NH4F(HF)n)은 상대적으로 안전하며 공업적인 대량합성에 사용할 수 있는 유용한 불소 제공원이지만, 불소화 반응 후 잔존하게 되는 과량의 불화 암모늄 및 염화 암모늄은 비스(플루오로술포닐)이미드 리튬염 최종 제품의 산도, 탁도, 염소이온의 농도 및 술폰산 음이온의 농도를 증가시켜 제품의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 전지의 수명을 저하시키는 주요한 원인이 된다. The ammonium fluoride (NH 4 F(HF)n) is relatively safe and is a useful fluorine source that can be used for industrial mass synthesis, but the excess ammonium fluoride and ammonium chloride remaining after the fluorination reaction is bis(fluorosulfur) Phonyl)imide lithium salt increases the acidity, turbidity, chloride ion concentration, and sulfonic acid anion concentration of the final product, thereby reducing the quality of the product and reducing the life of the battery.

즉, 상기 반응식 중 위의 반응의 경우 하기와 같은 불순물이 발생한다:That is, in the case of the above reaction in the above reaction scheme, the following impurities are generated:

Figure 112019077351625-pat00003
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또한, 상기 반응식 중 아래의 반응의 경우 하기와 같은 불순물이 발생한다:In addition, in the case of the following reaction in the above reaction scheme, the following impurities are generated:

Figure 112019077351625-pat00004
Figure 112019077351625-pat00004

그러므로 LiFSI(리튬 비스(플루오로술포닐)이미드)를 제조함에 있어서, 불순물을 최소화할 수 있는 방법에 대한 연구가 요구되고 있다. Therefore, in manufacturing LiFSI (lithium bis(fluorosulfonyl)imide), research on a method for minimizing impurities is required.

대한민국 공개특허 제10-2013-0140216호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0140216

본 발명자들은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염의 제조과정에서 발생되는 불소 음이온(F-) 및 불순물을 효율적으로 제거하는 방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors, as a result of earnest efforts to solve the above problems of the prior art, found a method for efficiently removing fluorine anions (F-) and impurities generated during the preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt Found and completed the present invention.

그러므로 본 발명은 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염의 제조과정에서 발생되는 불소 음이온(F-) 및 불순물을 질소 가스 버블링 및 리튬메톡사이드에 의한 정제에 의해 효율적으로 제거할 수 있는 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention provides a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt that can efficiently remove fluorine anions (F-) and impurities generated during the production process by nitrogen gas bubbling and purification by lithium methoxide. An object of the present invention is to provide a method for preparing a fluorosulfonyl)imide lithium salt.

또한, 본 발명은 간단한 방법에 의해 불소 음이온(F-) 및 불순물을 충분히 제거함으로써, 고품질의 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염을 제공할 수 있는 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a lithium bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt capable of providing a high-quality bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt by sufficiently removing a fluorine anion (F-) and impurities by a simple method. An object of the present invention is to provide a method for preparing a salt.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, In order to achieve the above object, the present invention,

(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F(HF)n(n=0~10)를 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계; (a) Bis(chlorosulfonyl)imide and NH 4 F(HF)n (n=0~10) under a nitrogen atmosphere were mixed with diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, acetic acid preparing ammonium bis(fluorosulfonyl)imide by reacting in at least one solvent selected from the group consisting of ethyl, propyl acetate, and butyl acetate;

(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 50~70℃까지 냉각시킨 후, 반응용액에 질소 가스를 공급하여 날라가는 가스의 pH를 pH 페이퍼를 사용하여 측정하여 pH가 6~8이 될 때까지 버블링을 실시하는 단계; (b) After the completion of the reaction in step (a), the reaction result is cooled to 50-70° C., and then the pH of the gas blown by supplying nitrogen gas to the reaction solution is measured using a pH paper, and the pH is 6- bubbling until 8;

(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 리튬 염기와 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하는 단계;(c) reacting the ammonium bis(fluorosulfonyl)imide obtained in step (b) with a lithium base to prepare a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt;

(d) 상기 (c)단계에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 반용매(antisolvent)를 반응기에 투입하는 단계;(d) adding the lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide prepared in step (c) and an antisolvent to the reactor;

(e) 상기 반응기에 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액을 넣고 교반하는 단계; 및(e) adding lithium methoxide or lithium methoxide solution to the reactor and stirring; and

(f) 상기 (e)단계에서 교반한 용액을 여과하고, 여과물을 건조하는 단계;를 포함하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법을 제공한다.(f) filtering the solution stirred in step (e), and drying the filtrate; provides a method for preparing a lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide comprising a.

본 발명의 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염의 제조 방법은 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염을 제조과정에서 발생되는 불소 음이온(F-) 및 불순물을 질소 가스 버블링 및 리튬메톡사이드에 의한 정제에 의해 효율적으로 제거할 수 있는 효과를 제공한다.The method for preparing bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt of the present invention is a method for preparing bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt by nitrogen gas bubbling and lithium methoxy fluorine anion (F-) and impurities generated during the production process. It provides the effect of being able to remove efficiently by purification by side.

또한, 상기와 같이 간단한 방법으로 불소 음이온(F-) 및 불순물을 충분히 제거함으로써 고품질의 비스(플루오로설포닐)이미드 리튬염을 제공하는 효과를 제공한다. In addition, it provides the effect of providing a high-quality bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt by sufficiently removing the fluorine anion (F-) and impurities by the simple method as described above.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은,The present invention is

(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F(HF)n(n=0~10)를 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계; (a) Bis(chlorosulfonyl)imide and NH 4 F(HF)n (n=0~10) under a nitrogen atmosphere were mixed with diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, acetic acid preparing ammonium bis(fluorosulfonyl)imide by reacting in at least one solvent selected from the group consisting of ethyl, propyl acetate, and butyl acetate;

(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 50~70℃까지 냉각시킨 후, 반응용액에 질소 가스를 공급하여 날라가는 가스의 pH를 pH 페이퍼를 사용하여 측정하여 pH가 6~8이 될 때까지 버블링을 실시하는 단계; (b) After the completion of the reaction in step (a), the reaction result is cooled to 50-70° C., and then the pH of the gas blown by supplying nitrogen gas to the reaction solution is measured using a pH paper, and the pH is 6- bubbling until 8;

(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 리튬 염기와 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하는 단계;(c) reacting the ammonium bis(fluorosulfonyl)imide obtained in step (b) with a lithium base to prepare a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt;

(d) 상기 (c)단계에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 반용매(antisolvent)를 반응기에 투입하는 단계;(d) adding the lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide prepared in step (c) and an antisolvent to the reactor;

(e) 상기 반응기에 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액을 넣고 교반하는 단계; 및(e) adding lithium methoxide or lithium methoxide solution to the reactor and stirring; and

(f) 상기 (e)단계에서 교반한 용액을 여과하고, 여과물을 건조하는 단계;를 포함하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법에 관한 것이다.(f) filtering the solution stirred in step (e), and drying the filtrate; relates to a method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt comprising a.

하기 반응식 1의 공정에서는 여러 가지 산들이 생성이 된다. 그 중 HF도 생성되는데, 이것을 질소 가스 버블링에 의하여 반응용액 안에서 날려준다면(제거한다면), 다음 공정을 HF가 상당히 제거된 상태에서 진행할 수 있으므로, 최종 제품에서 불소 음이온의 함량을 크게 줄일 수 있다.In the process of Scheme 1 below, various acids are produced. Among them, HF is also generated, and if it is blown out (if removed) in the reaction solution by bubbling nitrogen gas, the following process can be performed in a state in which HF is significantly removed, so the content of fluoride anions in the final product can be greatly reduced .

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019077351625-pat00005
Figure 112019077351625-pat00005

그런데, 질소 가스 버블링은 반응용액에 질소 가스를 공급하여 날라가는 가스의 pH가 6~8이 될 때까지 버블링을 실시하여야 목적하는 효과를 얻을 수 있다. However, in the nitrogen gas bubbling, the desired effect can be obtained only when nitrogen gas is supplied to the reaction solution and bubbling is performed until the pH of the blown gas becomes 6-8.

즉, 날라가는 가스의 pH가 6 미만인 시점에서 질소 가스 버블링을 중단할 경우, HF의 제거율이 저조한 상태가 되며, pH가 8을 초과하는 경우에는 반응물 내의 HF의 량이 오히려 질소 가스 버블링을 실시하지 않은 경우보다 더 증가할 수도 있다. That is, if nitrogen gas bubbling is stopped when the pH of the flying gas is less than 6, the removal rate of HF is low. When the pH exceeds 8, the amount of HF in the reactant is rather nitrogen gas bubbling. It may be higher than if you didn't.

상기 pH가 6.5~7.5가 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하는 것이 더욱 바람직하며, pH가 6.8~7.2가 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하는 것이 더 더욱 바람직하다. It is more preferable to stop bubbling nitrogen gas when the pH becomes 6.5 to 7.5, and even more preferably to stop bubbling nitrogen gas when the pH becomes 6.8 to 7.2.

상기 (b)단계에서 상기 (a)단계의 과정 중 폐고체를 제거하지 않는 경우, 반응 종결 후 반응결과물을 50~70℃까지 냉각시킨 후, 질소 가스 버블링을 실시하고; 상기 (a)단계의 과정 중 폐고체를 제거하는 경우, 0~20℃까지 냉각시킨 후, 여과하고, 여액을 50~70℃까지 승온시킨 후, 질소 가스 버블링을 실시하는 것이 바람직하다. If the waste solids are not removed during the process of step (a) in step (b), after the reaction is completed, the reaction product is cooled to 50-70° C., followed by bubbling nitrogen gas; In the case of removing the waste solids during the process of step (a), it is preferable to cool to 0-20°C, filter, and then heat the filtrate to 50-70°C, followed by nitrogen gas bubbling.

상기 (b)단계에서 질소 가스 버블링을 50~70℃로 온도를 맞춘 후 실시하는 것은 이러한 온도에서 질소 버블링을 실시하는 경우, 온도가 낮을 때보다 짧은 시간 안에 최대 효율을 얻을 수 있다는 점에서 유리하기 때문이다. In step (b), the nitrogen gas bubbling is carried out after adjusting the temperature to 50 to 70 ° C. In the case of nitrogen bubbling at this temperature, the maximum efficiency can be obtained in a shorter time than when the temperature is low. because it is advantageous.

상기에서 질소 버블링은 55 내지 65℃에서 실시하는 것이 더욱 바람직하다. In the above, nitrogen bubbling is more preferably carried out at 55 to 65 ℃.

상기에서 폐고체는 암모늄 플루오라이드(Ammonium fluoride) 및 암모늄 할라이드(ammonium halide) 및 상기 성분 외의 다른 불순물 고체 중의 어느 하나일 수 있다. In the above, the waste solid may be any one of ammonium fluoride and ammonium halide and other impurity solids other than the above components.

상기 폐고체의 존재여부는 핵자기공명분석법(nuclear magnetic resonance spectroscopy) 방법으로 확인할 수 있다. The existence of the waste solid may be confirmed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.

본 발명의 제조방법은 상기 (b)단계 완료 후, (c)단계 시작 전에 재결정 공정을 단계를 더 포함할 수 있다. The manufacturing method of the present invention may further include a recrystallization process after completion of step (b), before starting step (c).

구체적으로, 상기 (b)단계에서 질소 가스 버블링을 실시한 후, 여과 및 농축하여 크루드 화합물을 얻을 수 있으며, 이 때, 크루드 화합물에 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸 등으로부터 선택되는 1종 이상의 용매와 함께 메틸렌 클로라이드 등을 투입하여 재결정을 수행할 수도 있다. Specifically, after bubbling nitrogen gas in step (b), a crude compound can be obtained by filtration and concentration, and in this case, diethyl ether, diisopropyl ether, and methyl-t-butyl are added to the crude compound. Recrystallization may be performed by adding methylene chloride or the like together with one or more solvents selected from ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and the like.

상기 (b)단계에서 날라가는 가스의 pH는 pH 페이퍼를 사용하여 측정할 수 있으나, 이 방법으로 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 방법으로 수행될 수도 있다. The pH of the gas blown out in step (b) may be measured using a pH paper, but is not limited thereto, and may be performed by a method known in the art.

본 발명에서 (a)단계 및 (c)단계의 공정 중 본 발명의 기술적 특징과 관계가 없는 공정은 이 분야에 공지된 방법들에 의해 수행될 수 있다. In the present invention, the processes of steps (a) and (c) that are not related to the technical features of the present invention may be performed by methods known in the art.

상기 (a)단계는 비스(클로로술포닐)이미드를 NH4F(HF)n(n=0~10)와 반응시켜서 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계로서 하기 반응식 1로 표시될 수 있다: The step (a) is a step of preparing bis(fluorosulfonyl)imide by reacting bis(chlorosulfonyl)imide with NH 4 F(HF)n (n=0 to 10), which is represented by Scheme 1 below. can be:

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019077351625-pat00006
Figure 112019077351625-pat00006

상기 반응에서 용매로는 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 이들 중에서도 초산부틸이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. Examples of the solvent in the reaction include diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. can be used Among these, butyl acetate can be used more preferably.

상기 NH4F(HF)n(n=0~10)로는 NH4F가 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.As the NH 4 F(HF)n (n=0 to 10), NH 4 F may be more preferably used.

상기 반응은 질소분위기에서 실시될 수 있다. The reaction may be carried out in a nitrogen atmosphere.

상기 (c)단계는 하기 반응식 2와 같이 실시될 수 있다: Step (c) may be carried out as in Scheme 2:

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112019077351625-pat00007
Figure 112019077351625-pat00007

상기 (c)단계 반응에서 용매로는 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 이들 중에서도 초산부틸이 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. As the solvent in the reaction of step (c), diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, etc. may be mentioned, and these may be used alone or in two It can be used in combination of more than one species. Among these, butyl acetate can be used more preferably.

상기 (c)단계에서 리튬 염기로는 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 수화물(LiOH·H2O), 탄산리튬(Li2CO3), 탄산수소리튬(LiHCO3), 염화리튬(LiCl), 아세트산리튬(LiCH3COO) 및 옥살산리튬(Li2C2O4) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이 사용될 수 있다. 이들 중에서도 수산화 리튬 수화물이 바람직하게 사용될 수 있다. As the lithium base in step (c), lithium hydroxide (LiOH), lithium hydroxide hydrate (LiOH·H 2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydrogen carbonate (LiHCO 3 ), lithium chloride (LiCl), At least one selected from the group consisting of lithium acetate (LiCH 3 COO) and lithium oxalate (Li 2 C 2 O 4 ) may be used. Among these, lithium hydroxide hydrate can be preferably used.

상기 (c)단계에서 반응물을 혼합한 후, 질소 가스 버블링을 더 실시할 수 있다. 구체적으로 상기 질소 가스 버블링은 전술할 방법과 동일하게 실시될 수 있다.After mixing the reactants in step (c), nitrogen gas bubbling may be further performed. Specifically, the nitrogen gas bubbling may be performed in the same manner as the above-described method.

상기 (c)단계에서 수득 화합물의 세척, 여과 농축, 재결정 등은 통상의 방법으로 더 실시될 수 있다.Washing of the compound obtained in step (c), concentration by filtration, recrystallization, etc. may be further carried out by a conventional method.

상기 (d)단계에서 반용매(antisolvent)는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 100 중량부를 기준으로 50~500 중량부로 투입될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 80~300 중량부로 투입될 수 있다. In step (d), the antisolvent may be added in an amount of 50 to 500 parts by weight, more preferably 80 to 300 parts by weight, based on 100 parts by weight of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt. .

반용매의 투입량이 상술한 범위 미만일 경우 불순물이 여액으로 빠지지 않는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않으며, 상술한 범위를 초과하는 경우 효과는 증가하지 않고, 교반기에 무리가 될 수 있으므로 바람직하지 않다. If the amount of the anti-solvent is less than the above range, it is not preferable because the problem that impurities do not fall into the filtrate may occur, and if it exceeds the above range, the effect does not increase, and it is not preferable because it may be difficult to the stirrer.

상기 (d)단계에서 반용매(antisolvent)는 톨루엔, 헥세인, 헵탄, 클로로포름, 디클로로메탄 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다. In step (d), the antisolvent may be at least one selected from the group consisting of toluene, hexane, heptane, chloroform, dichloromethane, and the like.

상기 (e)단계에서 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액은 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 100 중량부를 기준으로 리튬메톡사이드를 기준으로 0.03 ~ 2.0 중량부, 더욱 바람직하게는 0.06 ~ 1.5 중량부로 첨가될 수 있다. 상술한 범위 미만으로 포함되는 경우 목적하는 효과를 얻기 어려우며, 상술한 범위를 초과하여 포함되는 경우는 리튬메톡사이드가 잔존하게 되므로 바람직하지 않다.In step (e), the lithium methoxide or lithium methoxide solution is 0.03 to 2.0 parts by weight, more preferably 0.06 to 1.5 parts by weight based on lithium methoxide based on 100 parts by weight of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt. may be added as parts. When included in less than the above range, it is difficult to obtain the desired effect, and when included in excess of the above range, lithium methoxide remains, which is not preferable.

상기 (e)단계에서 리튬메톡사이드 용액은 리튬메톡사이드를 알코올에 용해시킨 용액일 수 있으며, 상기 알코올은 C1 ~ C4의 저급 알코올 일 수 있다. 특히, 메탄올이 바람직하게 사용될 수 있다. In step (e), the lithium methoxide solution may be a solution of lithium methoxide dissolved in alcohol, and the alcohol may be a C1-C4 lower alcohol. In particular, methanol can be preferably used.

상기 리튬메톡사이드 용액의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 5~20%(w/w), 더욱 바람직하게는 8~12%(w/w) 농도의 리튬메톡사이드 용액이 바람직하게 사용될 수 있다. The concentration of the lithium methoxide solution is not particularly limited, but a lithium methoxide solution having a concentration of 5 to 20% (w/w), more preferably 8 to 12% (w/w) may be preferably used.

상기 (f)단계에서 교반은 100~500 rpm으로 실시되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 250~350 rpm으로 교반될 수 있다.The stirring in step (f) is preferably carried out at 100 ~ 500 rpm, more preferably, may be stirred at 250 ~ 350 rpm.

교반속도가 상술한 범위 미만으로 수행되는 경우 반응성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있으며, 상술한 범위를 초과하는 경우 목적하는 효과는 증가하지 않고, 교반기에 무리가 될 수 있으므로 바람직하지 않다.When the stirring speed is performed less than the above range, a problem of poor reactivity may occur, and if it exceeds the above range, the desired effect does not increase, and it is not preferable because it may strain the stirrer.

상기 (f)단계에서 교반은 마그네틱 바를 사용하여 실시될 수도 있다. Agitation in step (f) may be performed using a magnetic bar.

상기 (f)단계에서 교반 시간은 0.1~4 시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 1~2.5 시간 동안 실시될 수 있다. The stirring time in step (f) may be carried out for 0.1 to 4 hours, preferably for 1 to 2.5 hours.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention, but the following examples are merely illustrative of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, It goes without saying that such changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예 1: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조(폐고체 형성의 경우)Example 1: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt (in case of waste solid formation)

교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 반응기에 질소분위기 하에 수분을 정제한 암모늄플루오라이드 79.57 g 및 초산부틸 600 g을 상온에서 투입하였다. 상기 혼합물을 교반하면서 비스(디클로로술포닐)이미드 100 g을 천천히 투입한 후, 80℃로 승온한 후 2시간 동안 반응시켰다. In a reactor equipped with a stirring device, a condenser and a thermometer, 79.57 g of ammonium fluoride and 600 g of butyl acetate, which were purified from water under a nitrogen atmosphere, were added at room temperature. While stirring the mixture, 100 g of bis(dichlorosulfonyl)imide was slowly added thereto, and then the temperature was raised to 80° C. and reacted for 2 hours.

상기 반응물에서 폐고체를 제거하지 않은 상태로 온도를 60℃까지 냉각시키고, 질소 가스 버블링을 실시하였다. 날라가는 가스의 pH를 5분 간격으로 pH 페이퍼를 사용하여 확인하고(초기 pH 약 3), pH가 7이 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하였다. 반응물의 온도를 10℃ 이하로 냉각시키고, 여과하였다. 상기 여과한 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드 여액에 수산화리튬 수화물 25.50 g을 투입하고 교반시켰다. 이후, 5℃ 미만에서 반응을 4시간 진행한 후 반응을 종결시켰다.The temperature was cooled to 60° C. without removing waste solids from the reactant, and nitrogen gas bubbling was performed. The pH of the flying gas was checked using a pH paper at 5 minute intervals (initial pH about 3), and nitrogen gas bubbling was stopped when the pH reached 7. The temperature of the reaction was cooled to below 10° C. and filtered. 25.50 g of lithium hydroxide hydrate was added to the filtered ammonium bis(fluorosulfonyl)imide filtrate and stirred. Then, the reaction was terminated after proceeding the reaction at less than 5 ℃ for 4 hours.

증류수 74.97 g을 넣고 교반한 후, 층을 분리하여 증류수층을 제거하였다. 다시 증류수 22.49 g을 넣고 교반한 후, 층을 분리하여 증류수층을 제거하였다. 얻어진 유기층을 여과하고 농축하여 크루드 화합물을 얻었다. 이후, 51℃의 진공 조건에서 결정이 석출될 때까지 교반시켰다. After adding 74.97 g of distilled water and stirring, the layers were separated to remove the distilled water layer. After adding 22.49 g of distilled water again and stirring, the layers were separated to remove the distilled water layer. The obtained organic layer was filtered and concentrated to obtain a crude compound. Thereafter, the mixture was stirred under vacuum conditions at 51° C. until crystals were precipitated.

다음으로 톨루엔 208.31g을 투입하고, 여과하여 고체를 수득하고, 진공건조하여 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.Next, 208.31 g of toluene was added, filtered to obtain a solid, and vacuum dried to obtain a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt.

상기에서 수득된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 43.34g을 반용매(antisolvent)인 톨루엔 100 ml와 함께 반응기에 투입하였다.43.34 g of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt obtained above was added to the reactor together with 100 ml of toluene as an antisolvent.

상기 반응기에 10%(w/w)의 리튬메톡사이드 메탄올 용액 0.4 ml를 넣고, Mechanical Overhead Stirrer를 사용하여 300 rpm으로 2 시간 동안 교반하였다. 0.4 ml of a 10% (w/w) methanol solution of lithium methoxide was added to the reactor, and stirred at 300 rpm for 2 hours using a Mechanical Overhead Stirrer.

교반이 완료된 후, 여과하여 얻은 결정을 건조하여 39.43g의 정제된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하였다.After the stirring was completed, the crystals obtained by filtration were dried to prepare 39.43 g of purified bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt.

실시예 2: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조(폐고체 제거의 경우)Example 2: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt (for waste solid removal)

교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 반응기에 질소분위기 하에 수분을 정제한 암모늄플루오라이드 79.57 g 및 초산부틸 600 g을 상온에서 투입하였다. 상기 혼합물을 교반하면서 비스(디클로로술포닐)이미드 100 g을 천천히 투입한 후, 80℃로 승온한 후 2시간 동안 반응시켰다. In a reactor equipped with a stirring device, a condenser and a thermometer, 79.57 g of ammonium fluoride and 600 g of butyl acetate, which were purified from water under a nitrogen atmosphere, were added at room temperature. While stirring the mixture, 100 g of bis(dichlorosulfonyl)imide was slowly added thereto, and then the temperature was raised to 80° C. and reacted for 2 hours.

상기 반응물을 10℃ 이하로 냉각한 뒤 여과를 실시하여 폐고체를 제거하였다.The reactant was cooled to 10° C. or less and then filtered to remove waste solids.

상기 여과한 여액을 60℃까지 승온시킨 후, 질소 가스 버블링을 실시하였다. 날라가는 가스의 pH를 5분 간격으로 pH 페이퍼를 사용하여 확인하고(초기 pH 약 3), pH가 7이 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하였다. 반응물의 온도를 10℃ 이하로 냉각시키고, 여과하였다. After raising the temperature of the filtered filtrate to 60°C, nitrogen gas bubbling was performed. The pH of the flying gas was checked using a pH paper at 5 minute intervals (initial pH about 3), and nitrogen gas bubbling was stopped when the pH reached 7. The temperature of the reaction was cooled to below 10° C. and filtered.

상기 여과한 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드 여액에 수산화리튬 수화물 25.50 g을 투입하고 교반시켰다. 이후, 5℃ 미만에서 반응을 4시간 진행한 후 반응을 종결시켰다.25.50 g of lithium hydroxide hydrate was added to the filtered ammonium bis(fluorosulfonyl)imide filtrate and stirred. Then, the reaction was terminated after proceeding the reaction at less than 5 ℃ for 4 hours.

증류수 74.97 g을 넣고 교반한 후, 층을 분리하여 증류수층을 제거하였다. 다시 증류수 22.49 g을 넣고 교반한 후, 층을 분리하여 증류수층을 제거하였다. 얻어진 유기층을 여과하고 농축하여 크루드 화합물을 얻었다. 이후, 51℃의 진공 조건에서 결정이 석출될 때까지 교반시켰다. After adding 74.97 g of distilled water and stirring, the layers were separated to remove the distilled water layer. After adding 22.49 g of distilled water again and stirring, the layers were separated to remove the distilled water layer. The obtained organic layer was filtered and concentrated to obtain a crude compound. Thereafter, the mixture was stirred under vacuum conditions at 51° C. until crystals were precipitated.

다음으로 톨루엔 208.31g을 투입하고, 여과하여 고체를 수득하고, 진공건조하여 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.Next, 208.31 g of toluene was added, filtered to obtain a solid, and vacuum dried to obtain a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt.

상기에서 수득된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 43.34g을 반용매(antisolvent)인 톨루엔 100 ml와 함께 반응기에 투입하였다.43.34 g of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt obtained above was added to the reactor together with 100 ml of toluene as an antisolvent.

상기 반응기에 10%(w/w)의 리튬메톡사이드 메탄올 용액 4 ml를 넣고, Mechanical Overhead Stirrer를 사용하여 300 rpm으로 2 시간 동안 교반하였다. 4 ml of a 10% (w/w) methanol solution of lithium methoxide was added to the reactor, and stirred at 300 rpm for 2 hours using a Mechanical Overhead Stirrer.

교반이 완료된 후, 여과하여 얻은 결정을 건조하여 정제된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하였다.After the stirring was completed, the crystals obtained by filtration were dried to prepare a purified bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt.

실시예 3: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조Example 3: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

상기 실시예 2에서 리튬메톡사이드 메탄올 용액 0.4 ml 대신 0.04 ml를 넣은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 정제를 실시하여 정제된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하였다.Purification was carried out in the same manner as in Example 2, except that 0.04 ml of lithium methoxide methanol solution was added instead of 0.4 ml of lithium methoxide in Example 2 to prepare a purified lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt.

실시예 4: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조Example 4: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

상기 실시예 2에서 300 rpm으로 교반시 마그네틱 바를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 정제를 실시하여 정제된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하였다.Purification was performed in the same manner as in Example 2, except that a magnetic bar was used when stirring at 300 rpm in Example 2 to prepare a purified lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt.

실시예 5: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조Example 5: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

상기 실시예 2에서 10%(w/w) 리튬메톡사이드 메탄올 용액 대신 리튬메톡사이드 0.04 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 정제를 실시하여 정제된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 제조하였다.Purification was carried out in the same manner as in Example 2, except that 0.04 g of lithium methoxide was used instead of 10% (w/w) lithium methoxide in methanol solution in Example 2, and the purified bis(fluorosulfonyl) already de lithium salt was prepared.

비교예 1: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조(질소 가스 버블링 실시 안함)Comparative Example 1: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt (no nitrogen gas bubbling)

비스(플루오르술포닐)이미드의 제조과정에서 질소 가스 버블링 및 리튬메톡사이드에 의한 정제를 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.A lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide was obtained in the same manner as in Example 2, except that nitrogen gas bubbling and purification by lithium methoxide were not performed during the preparation of bis(fluorosulfonyl)imide. did.

비교예 2: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조Comparative Example 2: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

pH가 7이 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하지 않고, pH가 4가 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하고, 리튬메톡사이드에 의한 정제를 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.The same as in Example 2, except that nitrogen gas bubbling was not stopped when the pH became 7, nitrogen gas bubbling was stopped when the pH became 4, and purification with lithium methoxide was not performed. A lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide was obtained by this method.

비교예 3: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조Comparative Example 3: Preparation of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

pH가 7이 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하지 않고, pH가 10이 되는 시점에서 질소 가스 버블링을 중단하고 리튬메톡사이드에 의한 정제를 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.The same method as in Example 2, except that nitrogen gas bubbling was not stopped when the pH became 7, nitrogen gas bubbling was stopped at the pH 10, and purification with lithium methoxide was not performed. bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt was obtained.

시험예 1: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염에 포함된 불소 음이온(F-)의 농도 측정Test Example 1: Measurement of Concentration of Fluoride Anion (F-) in Lithium Salt of Bis(fluorosulfonyl)imide

상기 실시예 1 및 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염으로부터 불소 음이온(F-)의 농도를 Metrohm사의 F ion meter를 사용하여 측정하였다. 상기 불소 음이온(F-) 농도 측정 결과는 하기 표 1에 나타냈다.The concentration of fluorine anion (F-) from the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salts prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 was measured using a Metrohm F ion meter. The fluorine anion (F ) concentration measurement results are shown in Table 1 below.

측정 시료measurement sample 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 포함 반응액의 상태State of the reaction solution containing bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt 불소 음이온(F-) 농도(ppm)Fluoride Anion (F - ) Concentration (ppm) 비교예 1Comparative Example 1 질소 가스 버블링 및 리튬메톡사이드 정제 실시 안함No nitrogen gas bubbling and lithium methoxide purification 411.6411.6 비교예 2Comparative Example 2 질소 가스 버블링 실시 (pH 4에서 중지) 및 리튬메톡사이드 정제 실시 안함With nitrogen gas bubbling (stopped at pH 4) and without lithium methoxide purification 293.6293.6 비교예 3Comparative Example 3 질소 가스 버블링 실시 (pH 10에서 중지) 및 리튬메톡사이드 정제 실시 안함With nitrogen gas bubbling (stopped at pH 10) and without lithium methoxide purification 471.1471.1 실시예 1Example 1 질소 가스 버블링 실시 (pH 7에서 중지) 및 리튬메톡사이드 정제 실시Nitrogen gas bubbling (stopped at pH 7) and lithium methoxide purification 1.11.1 실시예 2Example 2 질소 가스 버블링 실시 (pH 7에서 중지) 및 리튬메톡사이드 정제 실시Nitrogen gas bubbling (stopped at pH 7) and lithium methoxide purification 2.32.3

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 질소 가스 버블링을 실시하여 산 가스를 충분히 제거하고, 리튬메톡사이드를 사용하여 정제한 실시에 1 및 실시예 2의 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 경우, 최종 공정에서 바람직하지 않은 산들이 반응에 많이 참여하지 않고, 리튬메톡사이드를 사용하여 다시 정제함으로써, 비교예 1 내지 3에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 비교하여 불소 음이온(F-)의 함량이 현저하게 감소된 것으로 확인되었다. As shown in Table 1 above, in the case of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salts of Examples 1 and 2, which were sufficiently removed by nitrogen gas bubbling and purified using lithium methoxide, In the final process, undesirable acids do not participate much in the reaction, and by repurifying using lithium methoxide, the fluorine anion (F) compared to the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt prepared in Comparative Examples 1 to 3 It was confirmed that the content of - ) was significantly reduced.

시험예 2: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 산도 분석 Test Example 2: Acidity analysis of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 산도를 전위차적정기(888 Titrando) 및 0.02N NaOH로 LCO NaOH method를 사용하여 Dynamic u titration 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The acidity of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was measured by a dynamic u titration method using a potentiometric titrator (888 Titrando) and an LCO NaOH method with 0.02N NaOH, The results are shown in Table 1 below.

또한, 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 탁도를 에틸메틸카보네이트45g에 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 5g을 희석하여 2100an turbidimeter(탁도계)를 사용하여 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. In addition, the turbidity of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was measured by diluting 5 g of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt in 45 g of ethylmethyl carbonate to obtain a 2100an turbidimeter. ) and the results are shown in Table 2 below.

시료sample 산도 분석 결과Acidity analysis result 탁도turbidity 실시 예 1Example 1 10ppm10ppm 0.660.66 실시 예 2Example 2 4ppm4ppm 1.121.12 실시 예 3Example 3 23ppm23ppm 1.151.15 실시 예 4Example 4 4ppm4ppm 0.990.99 실시 예 5Example 5 32ppm32ppm 1.071.07 비교 예 1Comparative Example 1 134ppm134ppm 2.912.91

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 방법으로 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염들은 버블링 및 리튬메톡사이드 정제를 실시하지 않은 비교예 1의 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염와 비교하여 현저히 낮은 산도 및 탁도를 갖는 것을 알 수 있다 그러므로, 이와 같은 결과는 본 발명의 방법이 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 정제에 매우 효과적임을 나타낸다.As shown in Table 2, the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salts prepared by the methods of Examples 1 to 5 of the present invention were bis(fluorine) of Comparative Example 1 in which bubbling and lithium methoxide purification were not performed. It can be seen that the sulfonyl)imide lithium salt has significantly lower acidity and turbidity compared to the lithium salt. Therefore, these results indicate that the method of the present invention is very effective for the purification of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt.

시험예 3: 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 경시변화 테스트Test Example 3: Test of change with time of bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt

상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 밀폐된 용기에 담은 후, 데시케이터 안에 보관하고, 습도를 50%를 유지하면서, 1개월 후에 산도를 전위차적정기(888 Titrando) 및 0.02N NaOH를 사용하여 LCO NaOH method로 Dynamic u titration 방식에 의해 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was placed in an airtight container, stored in a desiccator, maintained at 50% humidity, and the acidity level after 1 month was measured by the dynamic u titration method using the LCO NaOH method using a potentiometric titrator (888 Titrando) and 0.02N NaOH, and the results are shown in Table 3 below.

시료sample 보관 전 산도 분석 결과Result of acidity analysis before storage 1개월 보관 후 산도 분석 결과Acidity analysis result after storage for 1 month 실시 예 1Example 1 10ppm10ppm 21ppm21ppm 실시 예 2Example 2 4ppm4ppm 10ppm10ppm 실시 예 3Example 3 23ppm23ppm 56ppm56ppm 실시 예 4Example 4 4ppm4ppm 9ppm9ppm 실시 예 5Example 5 32ppm32ppm 69ppm69ppm 비교예 1Comparative Example 1 134ppm134ppm 561ppm561ppm

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 방법으로 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염들은 버블링 및 리튬메톡사이드 정제를 실시하지 않은 비교예 1의 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 비교하여 분해속도가 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 2, the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salts prepared by the method of Examples 1 to 5 were bis(fluorosulfonyl) of Comparative Example 1 in which bubbling and lithium methoxide purification were not performed. It can be seen that the decomposition rate is significantly lower than that of the lithium imide salt.

Claims (3)

(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F(HF)n(n=0~10)를 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매 중에서 반응시킨 후, 반응물을 0~20℃로 냉각시킨 후 여과하여 폐고체를 제거하여 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 여액을 50~70℃까지 승온시킨 후, 질소 가스를 공급하여 날라가는 가스의 pH가 6~8이 될 때까지 버블링을 실시하는 단계;
(c) 상기 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드와 리튬 염기를 반응시키는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염과 반용매(antisolvent)를 반응기에 투입하는 단계;
(e) 상기 반응기에 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액을 넣고 교반하는 단계; 및
(f) 상기 (e)단계에서 교반한 용액을 여과하고, 여과물을 건조하는 단계;를 포함하며,
상기 (b)단계에서 날라가는 가스의 pH는 pH 페이퍼를 사용하여 측정하며,
상기 (e)단계에서 리튬메톡사이드 또는 리튬메톡사이드 용액은 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 100 중량부를 기준으로 리튬메톡사이드를 기준으로 0.06 ~ 1.5 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법.
(a) Bis(chlorosulfonyl)imide and NH 4 F(HF)n (n=0~10) under a nitrogen atmosphere were mixed with diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, acetic acid After reacting in one or more solvents selected from the group consisting of ethyl, propyl acetate, and butyl acetate, the reactant is cooled to 0-20° C. and filtered to remove waste solids to prepare ammonium bis (fluorosulfonyl) imide to do;
(b) heating the filtrate of step (a) to 50-70° C. and then bubbling until the pH of the gas blown by supplying nitrogen gas becomes 6-8;
(c) reacting the ammonium bis(fluorosulfonyl)imide with a lithium base;
(d) adding the lithium salt of bis(fluorosulfonyl)imide prepared in step (c) and an antisolvent to the reactor;
(e) adding lithium methoxide or lithium methoxide solution to the reactor and stirring; and
(f) filtering the solution stirred in step (e), and drying the filtrate;
The pH of the gas blown out in step (b) is measured using a pH paper,
In step (e), the lithium methoxide or lithium methoxide solution is added in an amount of 0.06 to 1.5 parts by weight based on lithium methoxide based on 100 parts by weight of the bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt. A method for preparing a sulfonyl)imide lithium salt.
제1항에 있어서,
상기 (c)단계에서 용매로는 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법.
According to claim 1,
As the solvent in step (c), at least one selected from the group consisting of diethyl ether, diisopropyl ether, methyl-t-butyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate is used A method for producing a bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt comprising:
제1항에 있어서,
상기 (c)단계의 리튬 염기는 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 수화물(LiOH·H2O), 탄산리튬(Li2CO3), 탄산수소리튬(LiHCO3), 염화리튬(LiCl), 아세트산리튬(LiCH3COO) 및 옥살산리튬(Li2C2O4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것인 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 제조방법.
According to claim 1,
The lithium base of step (c) is lithium hydroxide (LiOH), lithium hydroxide hydrate (LiOH·H 2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium hydrogen carbonate (LiHCO 3 ), lithium chloride (LiCl), acetic acid Lithium (LiCH 3 COO) and lithium oxalate (Li 2 C 2 O 4 ) A method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide lithium salt, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
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