KR102666044B1 - Mass Production Method of Metal bis(fluorosulfonyl)imide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 대량 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출발물질로 화학식 1로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드를 분말 형태의 금속화 시약과 반응시켜 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 제조하고 적합한 농축/건조기를 이용하여 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염 분말을 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제조방법은, 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말상의 금속화 시약과 용매 없이 바로 반응시킴으로써 관련 폐기물의 발생이 전혀 없어 종래 기술과 달리 친환경적으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조할 수 있으며 반응 중 발생한 10 중량% 내외 수준의 소량의 물만을 신속하게 농축, 제품을 건조함으로써 친환경적으로 고수율 및 고순도의 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 매우 손쉽게 대량 생산할 수 있다.
The present invention relates to a method for mass production of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt. More specifically, the present invention relates to a method for mass production of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, which is prepared by mixing bis(fluorosulfonyl)imide represented by Formula 1 as a starting material with a metallization reagent in powder form. By reacting to prepare an aqueous solution of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt represented by Formula 2, and using a suitable concentrator/dryer, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt powder represented by Formula 2 was prepared according to the method for producing the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt powder represented by Formula 2. will be.
The manufacturing method according to the present invention reacts the bis(fluorosulfonyl)imide compound directly with a powdered metallization reagent without a solvent, thereby generating no related waste, so unlike the prior art, bis(fluorosulfonyl)imide compound is environmentally friendly. Imide metal salt can be manufactured. By quickly concentrating only a small amount of water (about 10% by weight) generated during the reaction and drying the product, high yield and high purity bis(fluorosulfonyl)imide metal salt can be produced in large quantities in an environmentally friendly manner. can be produced

Description

비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 대량 제조방법{Mass Production Method of Metal bis(fluorosulfonyl)imide}Mass Production Method of Metal bis(fluorosulfonyl)imide}

본 발명은 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 신규한 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출발물질로 비스(플루오로술포닐)이미드나 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드염을 분말 형태의 금속화 시약과 반응시키고 농축 및 건조하여 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 매우 효율적으로 대량 생산하는 경제적인 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a novel production method of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, and more specifically, to a method of producing bis(fluorosulfonyl)imide or ammonium bis(fluorosulfonyl)imide salt as a starting material. It relates to an economical method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salts very efficiently and in large quantities by reacting with a metalizing reagent, concentrating, and drying.

최근, 각종 모바일 기기의 상품화에 따라 고성능 이차전지의 필요성이 증대되고 있으며, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차의 상용화 및 전기저장 장치의 개발에 따라 고출력, 고에너지 밀도, 고방전 전압 등의 성능을 갖춘 이차전지가 필요하게 되었다. Recently, the need for high-performance secondary batteries has increased with the commercialization of various mobile devices, and with the commercialization of electric vehicles and hybrid electric vehicles and the development of electric storage devices, secondary batteries with performance such as high output, high energy density, and high discharge voltage have been increasing. A battery was needed.

이에 적합한 전해액의 조성물 중 리튬염의 중요성이 대두되고 있다. 이에 따라 경제적으로 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드염을 제조할 필요성이 대두되었다.Among the electrolyte compositions suitable for this, the importance of lithium salt is emerging. Accordingly, the need to economically produce lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt has emerged.

리튬 비스(플루오로술포닐)이미드염은 높은 열안정성, 높은 전기전도도, 낮은 부식성, 뛰어난 저온성능, 양극 및 음극에 효율적인 막을 형성하는 등의 장점으로 리튬헥사플루오르포스페이트 등 다른 리튬염 화합물에 비해 장점이 많다. Lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt has advantages over other lithium salt compounds such as lithium hexafluorophosphate due to its advantages such as high thermal stability, high electrical conductivity, low corrosion, excellent low-temperature performance, and efficient film formation on the anode and cathode. There are a lot of these.

최근 전기자동차가 기존 내연기관 자동차를 대체하는 친환경 운송수단으로 각광받고 관련시장이 급속도로 팽창하고 있다. 이에 따라 특징적인 리튬 2차 전지가 필요하게 되었고 특히 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드염은 이러한 전기자동차용 리튬 2차 전지에 부합하는 요구 성능을 나타내 상업적 중요성이 커지고 있다.Recently, electric vehicles have been in the spotlight as an eco-friendly means of transportation that replaces existing internal combustion engine vehicles, and the related market is rapidly expanding. Accordingly, characteristic lithium secondary batteries have become necessary, and in particular, lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt is gaining commercial importance as it exhibits the required performance required for lithium secondary batteries for electric vehicles.

반면 여러 가지 제한점으로 인해 저렴하게 경제적으로 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드염을 대량 생산하는 것이 여전히 용이하지 않은 한계가 있다.On the other hand, due to various limitations, it is still not easy to mass-produce lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt inexpensively and economically.

이중 많은 연구가 진행된 종래의 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Among these, the conventional method for producing lithium bis(fluorosulfonyl)imide, on which much research has been conducted, is explained as follows.

미국등록특허 제8,926,930호에는 유기층의 비스(플루오로술포닐)이미드와 물층의 수산화리튬을 반응시켜 유기층으로 리튬비스(플루오로술포닐)이미드를 이동시키고 유기층을 농축하여 리튬비스(플루오로술포닐)이미드를 얻지만 물층으로 리튬비스(플루오로술포닐)이미드가 손실되는 것을 막기 위해서는 과량의 유기용매를 사용해야 하고 과량의 폐수가 발생하는 등 생산성이 떨어진다. In U.S. Patent No. 8,926,930, bis(fluorosulfonyl)imide in the organic layer reacts with lithium hydroxide in the water layer to transfer lithium bis(fluorosulfonyl)imide to the organic layer and concentrate the organic layer to produce lithium bis(fluorosulfonyl)imide. Sulfonyl)imide is obtained, but in order to prevent the loss of lithium bis(fluorosulfonyl)imide to the water layer, an excessive amount of organic solvent must be used and excessive wastewater is generated, resulting in low productivity.

또한, 국제공개특허 WO2016/184176호에는 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화리튬1수화물, 탄산리튬, 탄산수소리튬 등의 리튬화시약을 반응시켜 리튬비스(플루오로술포닐)이미드를 제조하는데 발생된 수분을 제거하기 위하여 티오닐클로라이드(SOCl2)를 첨가하여 리튬비스(플루오로술포닐)이미드를 제조한다. 그러나 첨가된 과량의 티오닐클로라이드를 제거하여야 하고, 산성반응 조건에 따라 제조된 리튬비스(플루오로술포닐)이미드 내에 Cl-, SO4 2- 등의 불순물 함량이 높다. 이러한 불순물은 리튬 이차전지에 적용시 부식문제 등을 일으켜 장기적으로 안정적 구동에 치명적인 문제점이 될 수 있다. In addition, in International Publication No. WO2016/184176, lithium bis(fluorosulfonyl)imide is obtained by reacting bis(fluorosulfonyl)imide with lithium reagents such as lithium hydroxide monohydrate, lithium carbonate, and lithium bicarbonate. To remove moisture generated during production, thionyl chloride (SOCl 2 ) is added to produce lithium bis(fluorosulfonyl)imide. However, the excess added thionyl chloride must be removed, and the content of impurities such as Cl - , SO 4 2- , etc. in lithium bis(fluorosulfonyl)imide prepared under acidic reaction conditions is high. These impurities can cause corrosion problems when applied to lithium secondary batteries, which can be a fatal problem for stable operation in the long term.

또한, 국내공개특허 10-2020-0005970에는 수분발생을 없애기 위해 리튬화시약으로 리튬-t-부토옥시드를 사용하는 예가 있는데 리튬-t-부토옥시드는 통상 사용되는 리튬화 시약인 산화리튬1수화물, 탄산리튬에 비해 시약 가격이 3배 이상 고가이고 분자량을 고려하면 실제 사용단가의 6배 수준인 관계로 이 방법으로 제조된 리튬비스(플루오로술포닐)이미드는 가격경쟁력이 매우 떨어진다.In addition, in Domestic Publication Patent No. 10-2020-0005970, there is an example of using lithium-t-butoxide as a lithiation reagent to eliminate moisture generation. Lithium-t-butoxide is lithium oxide monohydrate, a commonly used lithiation reagent. , the reagent price is more than 3 times more expensive than lithium carbonate, and considering the molecular weight, it is 6 times the actual cost of use, so the price competitiveness of lithium bis(fluorosulfonyl)imide manufactured by this method is very poor.

이처럼 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드를 포함한 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조에 관한 많은 연구가 진행되었으나, 보다 경제적으로 대량 생산이 가능하면서도 친환경적인 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법이 여전히 요구되고 있는 실정이다.As such, much research has been conducted on the production of bis(fluorosulfonyl)imide metal salts, including lithium bis(fluorosulfonyl)imide, but bis(fluorosulfonyl)imide can be produced more economically and is environmentally friendly. There is still a need for a method for producing imide metal salts.

미국등록특허 제8,926,930호(등록일: 2015.01.06)US Patent No. 8,926,930 (registration date: 2015.01.06) 국제공개특허 WO2016/184176호(공개일: 2017.11.29)International Publication Patent No. WO2016/184176 (Publication Date: 2017.11.29) 한국공개특허 10-2020-0005970(공개일: 2020.01.17)Korean Patent Publication No. 10-2020-0005970 (Publication Date: 2020.01.17)

이에, 본 발명의 목적은 친환경적이면서도 경제적이고 효율적인 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 대량생산 제조방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a method for mass production of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt that is environmentally friendly, economical, and efficient.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조된 고순도의 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a high-purity bis(fluorosulfonyl)imide metal salt prepared by the above production method.

본 발명자들은 친환경적이면서도 간단한 공정을 거치되 고순도 및 고수율로 보다 쉽게 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조하기 위한 방법을 고안하던 중, 출발물질로 비스(플루오로술포닐)이미드나 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드를 용매 없이 분말 형태의 금속화시약과 반응시켜 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조 시, 농축 및 건조(분말화)를 거쳐 고순도 및 고수율로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 손쉽게 대량 제조할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. While devising a method to more easily produce bis(fluorosulfonyl)imide metal salt with high purity and high yield through an eco-friendly and simple process, the present inventors used bis(fluorosulfonyl)imide or ammonium as a starting material. When preparing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt by reacting bis(fluorosulfonyl)imide with a metallization reagent in powder form without a solvent, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt is produced with high purity and high yield through concentration and drying (powderization). The present invention was completed by discovering that (fluorosulfonyl)imide metal salt can be easily mass-produced.

이러한 제조방법은 제조 시 용매를 사용하지 않아 유기물 폐기물의 발생이 없고, 금속화 시약을 수용액이 아닌 금속 분말(powder) 형태로 사용함에 따라 폐수 발생도 없다. 이에 따라 매우 친환경적으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조할 수 있고, 이를 간단한 농축 및 건조과정을 고속으로 진행하여 연속적으로 대량의 고순도 및 고수율의 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조할 수 있다.This manufacturing method does not use solvents during manufacturing, so there is no generation of organic waste, and since the metallization reagent is used in the form of metal powder rather than an aqueous solution, there is no wastewater generation. Accordingly, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt can be produced in a very environmentally friendly manner, and a simple concentration and drying process is performed at high speed to continuously produce a large amount of bis(fluorosulfonyl)imide of high purity and high yield. Metal salts can be manufactured.

이에, 본 발명은 (ⅰ) 하기 화학식 1로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말 형태의 금속화 시약과 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 제조하는 단계; 및Accordingly, the present invention (i) reacts a bis(fluorosulfonyl)imide compound represented by Formula 1 below with a metallization reagent in powder form to produce a bis(fluorosulfonyl)imide metal salt represented by Formula 2 below. Preparing an aqueous solution of; and

(ⅱ) 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 적합한 농축 및 건조를 통해 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염 분말을 제조하는 단계를 포함하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법을 제공한다:(ii) preparing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt powder represented by the following formula (2) by appropriately concentrating and drying the aqueous solution of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, bis( A method for preparing fluorosulfonyl)imide metal salt is provided:

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 1에서 A는 H 또는 NR1R2R3R4이며, R1 내지 R4는 동일하거나 다를 수 있고, H 또는 C1~C20의 직쇄 또는 측쇄의 헤테로 원소를 포함하는 탄소이다. In Formula 1, A is H or NR 1 R 2 R 3 R 4 , R 1 to R 4 may be the same or different, and is H or carbon containing a straight or branched chain hetero element of C1 to C20.

상기 화학식 2에서 M은 리튬, 나트륨 또는 칼륨이다. In Formula 2, M is lithium, sodium, or potassium.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 99% 이상의 순도를 갖는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제공한다.In addition, the present invention provides a bis(fluorosulfonyl)imide metal salt having a purity of 99% or more prepared by the above production method.

본 발명에 따른 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법은, 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말상의 금속화 시약과 용매 없이 바로 반응시킴으로써 관련 폐기물의 발생이 전혀 없어 종래 기술과 달리 친환경적으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조할 수 있다. The method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt according to the present invention involves reacting a bis(fluorosulfonyl)imide compound directly with a powdered metallization reagent without a solvent, thereby eliminating the generation of related waste, which is similar to the prior art. Unlike, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt can be produced in an environmentally friendly manner.

또한, 이러한 제조방법은 매우 간단하면서도 반응 중 발생한 10 중량% 이내의 소량의 물만을 적합한 농축/건조설비를 이용하여 신속하게 농축, 제품을 건조함으로 고수율 및 고순도의 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 손쉽게 대량 생산할 수 있어 매우 경제적이므로, 본 발명에 따라 제조된 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염은 전기자동차(EV), 전동공구 등 고출력이 요구되는 2차 전지 또는 대전방지제 등에 널리 적용될 수 있다. In addition, this manufacturing method is very simple, but only a small amount of water (less than 10% by weight) generated during the reaction is quickly concentrated using appropriate concentration/drying equipment and the product is dried, producing high yield and high purity bis(fluorosulfonyl). Since the metal salt can be easily mass-produced and is very economical, the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt prepared according to the present invention is widely used in secondary batteries or antistatic agents that require high output, such as electric vehicles (EV) and power tools. It can be applied.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

먼저, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 만드는 종래 기술을 살펴보면, 다양한 방법으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 용액상까지 반응을 진행시키고, 용매를 증발시켜 농축액을 만들고 이에 제2의 용매를 투입하여 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 결정화를 유도하여 얻어진 결정을 걸러내고 회수, 건조하여 제조한다. 이 경우 대부분 비스(플루오로술포닐)이미드나 비스(플루오로술포닐)이미드의 암모늄염의 유기 용액을 금속화시약 수용액과 접촉시켜 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 용액상을 제조한다. First, looking at the conventional technology for making bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, the reaction proceeds to the solution phase of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt using various methods, the solvent is evaporated to make a concentrate, and the preparation is made. The solvent of 2 is added to induce crystallization of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, and the resulting crystals are filtered out, recovered, and dried. In most cases, a solution phase of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt is prepared by contacting an organic solution of bis(fluorosulfonyl)imide or an ammonium salt of bis(fluorosulfonyl)imide with an aqueous metallization reagent solution. .

대부분의 경우 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염은 용매나 물에 대한 친화력이 유달리 매우 높아 상기 방법으로 제품화를 할 경우 일부가 용매에 녹아 들어가 불가피하게 수율이 저하되고 결정화된 제품의 순도도 아주 높지는 않게 된다. 그 이유는 일부의 순수한 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염 제품이 용매나 물에 녹아 유실되기 때문이다. 또한 결정화 과정에서 불가피하게 제품에 대해 불용성인 제2 용매를 사용해야 하기 때문에 용매 혼합물이 폐기물로 발생하며, 금속화 시약의 수용액에서 기인하는 폐수 또한 발생하게 된다. In most cases, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt has an unusually high affinity for solvents or water, so when commercialized using the above method, some of it dissolves in the solvent, inevitably lowering the yield and the purity of the crystallized product is also very high. It won't be high. This is because some pure bis(fluorosulfonyl)imide metal salt products are lost by dissolving in solvents or water. In addition, since the crystallization process inevitably requires the use of a second solvent that is insoluble in the product, the solvent mixture is generated as waste, and waste water from the aqueous solution of the metallization reagent is also generated.

전술한 바와 같이 이 과정에서 소량의 물이 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염에 대한 친화력이 매우 높아 제거되지 않고, 반면 2차전지의 소재인 제품의 특성상 100 ppm이하의 무수상태의 제품이 제조되어야 함으로 소량의 물을 통상적인 방법으로는 제거하기 쉽지 않고, 제거과정에서 장기간 승온하는 등의 과정을 통해 불순물 발생으로 제품의 순도 저하가 발생할 수 있다. 또한, 소량의 물을 제거하기 위해 티오닐크로라이드 등을 사용하나 불가피하게 염산가스, SOx 가스가 발생하여 제품내 산도(Acidity)를 올리고 Cl-, SO4 2- 등의 불순물 함량을 올리고 제품 품질 저하를 유발하는 등 전혀 바람직하지 않다. 또한 일반적인 방법으로 물을 감압농축하는 데는 60℃ 이상의 고온, 1.0 mmHg 이하의 고진공 및 24~48 시간 정도의 장기간이 소요되어 전혀 경제적이지 않고 상업생산에 적합하지도 않다. As mentioned above, during this process, a small amount of water is not removed because it has a very high affinity for the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt. On the other hand, due to the nature of the product as a secondary battery material, the product is in an anhydrous state of less than 100 ppm. Because it must be manufactured, it is not easy to remove a small amount of water by conventional methods, and the purity of the product may decrease due to the generation of impurities through processes such as raising the temperature for a long period of time during the removal process. In addition , thionyl chloride , etc. are used to remove a small amount of water, but hydrochloric acid gas and SO This is not desirable at all as it causes quality deterioration. In addition, concentrating water under reduced pressure using a general method requires a high temperature of 60℃ or higher, a high vacuum of 1.0 mmHg or lower, and a long period of time of 24 to 48 hours, so it is not economical at all and is not suitable for commercial production.

한편, 본 발명자는 비스(플루오로술포닐)이미드나 비스(플루오로술포닐)이미드의 암모늄염을 용매 없이 금속화시약과 접촉시켜 액상-고상반응이거나 고상-고상반응(Neat reaction)으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 고순도로 제조할 수 있음을 발견하였다. 대표적인 예로 설명하면, 금속이 리튬이고 고체화 시약이 가장 보편적인 수산화리튬1수화물인 경우 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드를 고수율 및 고순도로 제조할 수 있었다. 이 경우 놀랍게도 발생된 2당량의 물에 의해 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드는 액상을 유지하였다. 이는 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드가 물에 대한 친화력과 용해력이 매우 높기 때문이라고 예상된다. 간단한 여과를 거쳐 불용분을 제거한 후 순도, 색상, 불순물 함량을 분석해 보면 모두 규격에 만족한 수준이었다. 문제는 약 10 중량% 내외의 물을 제품 규격인 100 ppm이하, 바람직하게는 50 ppm 이하로 단시간에 제품 순도 저하없이 농축 및 건조할 수 있는가가 관건이었다. Meanwhile, the present inventor contacted bis(fluorosulfonyl)imide or an ammonium salt of bis(fluorosulfonyl)imide with a metallization reagent without a solvent to form bis( It was discovered that fluorosulfonyl)imide metal salt can be produced with high purity. As a representative example, when the metal is lithium and the solidification reagent is the most common lithium hydroxide monohydrate, lithium bis(fluorosulfonyl)imide can be produced in high yield and high purity. In this case, surprisingly, lithium bis(fluorosulfonyl)imide was maintained in a liquid state by the 2 equivalents of water generated. This is expected to be because lithium bis(fluorosulfonyl)imide has a very high affinity and solubility in water. After removing the insoluble matter through simple filtration, the purity, color, and impurity content were analyzed and all of them met the standards. The key was whether about 10% by weight of water could be concentrated and dried to the product standard of 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, in a short period of time without deteriorating product purity.

이에, 본 발명자는 다양한 방법을 고안하던 중 용액상을 박막(Thin Flim)으로 만들 경우 통상적인 방법 대비 휘발성이 월등히 능가할 것으로 예상되고 이 현상이 상술한 10 중량% 정도의 물을 포함하는 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 수용액에도 적용이 가능한지 확인하였다. 놀랍게도 교반이 가능한 박막의 생성이 가능한 내부구조를 가진 건조기(Agitated Thin Film Dryer)를 적용할 경우 매우 빠른 시간 안에 쉽게 물의 농축이 가능하고 고형화되어 수분 함량이 100 ppm 이하의 고순도 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 제품을 순도 저하 없이 제조할 수 있음을 확인하였다. 이렇게 제조된 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 제품의 순도, 색상, 불순물 함량을 분석해 보니 모두 규격에 만족한 수준이었다. Accordingly, while devising various methods, the present inventor predicted that when the solution phase was made into a thin film, the volatility would be significantly superior to that of the conventional method, and that this phenomenon could be attributed to the above-mentioned lithium bis containing about 10% by weight of water. It was confirmed whether it could be applied to an aqueous solution of (fluorosulfonyl)imide. Surprisingly, when applying an agitated thin film dryer with an internal structure capable of creating a thin film that can be stirred, water can be easily concentrated in a very short time and solidified to produce high purity lithium bis(fluorosulphate) with a moisture content of 100 ppm or less. It was confirmed that ponyl)imide products could be manufactured without deteriorating purity. When analyzing the purity, color, and impurity content of the lithium bis(fluorosulfonyl)imide product manufactured in this way, it was found that all of them satisfied the specifications.

이를 통해 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 공업적으로 용이하게 대량 합성할 수 있음을 확인하였다. 종래에는 금속화 단계에서 금속화 시약을 수용액 형태로 사용함으로써 불가피하게 과량의 물을 사용함에 따라 폐수의 발생이 불가피한데 반해, 본 발명에서는 분말상의 금속화 시약을 사용함으로써 물의 사용이 없어 폐수 발생 없고, 반응 중 용매 역시 사용하지 않아 유기 폐기물의 발생도 없었다. Through this, it was confirmed that bis(fluorosulfonyl)imide metal salt can be easily industrially synthesized in large quantities. In the past, the metallization reagent was used in the form of an aqueous solution in the metallization step, which inevitably resulted in the use of excessive water, which inevitably resulted in the generation of waste water. However, in the present invention, by using a powder-like metallization reagent, there is no use of water and no waste water is generated. , no solvent was used during the reaction, so no organic waste was generated.

또한 종래에는 유기용매 상에서 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 어렵게 농축하고, 재결정으로 농축물에서 제품을 생성시키고, 다시 이를 건조하여 제품화 함으로써 농축, 생성, 건조의 분리된 3단계를 거쳐 작업시간, 순도 및 수율저하, 폐기물 발생, 공정비용의 증가로 경제성과 작업성이 떨어지나 본 발명자의 개발공정은 이를 단번에 수행하면서도 순도, 수율, 환경, 경제성 측면에서 기존 공정 대비 월등히 우월하다. In addition, in the past, bis(fluorosulfonyl)imide metal salt was difficult to concentrate in an organic solvent, a product was produced from the concentrate through recrystallization, and the product was dried to produce a product, which went through three separate stages of concentration, production, and drying. Although economics and workability are reduced due to time, reduction in purity and yield, waste generation, and increase in process cost, the inventor's development process performs this in one go and is far superior to existing processes in terms of purity, yield, environment, and economics.

또한 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 고형분 농도가 80 ~ 96 중량%이기 때문에 농축, 건조로 제거할 물의 양이 20 ~ 4 중량%에 불과해 건조기 용량 대비 생산성이 매우 높아, 특히 대량 생산에 유리한 경제적인 방법으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 생산할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하였다. In addition, since the solid concentration of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt is 80 to 96% by weight, the amount of water to be removed through concentration and drying is only 20 to 4% by weight, so productivity is very high relative to the dryer capacity, especially for mass production. The present invention was completed by discovering that bis(fluorosulfonyl)imide metal salt can be produced in an advantageous and economical manner.

이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail as an embodiment as follows.

본 발명은 (ⅰ) 하기 화학식 1로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말 형태의 금속화 시약과 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 제조하는 단계; 및The present invention (i) reacts a bis(fluorosulfonyl)imide compound represented by the following formula 1 with a metallization reagent in powder form to produce an aqueous solution of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt represented by the formula 2 below. manufacturing a; and

(ⅱ) 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 적합한 농축 및 건조를 통해 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염 분말을 제조하는 단계를 포함하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법을 제공한다:(ii) preparing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt powder represented by the following formula (2) by appropriately concentrating and drying the aqueous solution of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, bis( A method for preparing fluorosulfonyl)imide metal salt is provided:

[화학식 1][Formula 1]

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 1에서 A는 H 또는 NR1R2R3R4이며, R1 내지 R4는 동일하거나 다를 수 있고, H 또는 C1~C20의 직쇄 또는 측쇄의 헤테로 원소를 포함하는 탄소이다. In Formula 1, A is H or NR 1 R 2 R 3 R 4 , R 1 to R 4 may be the same or different, and is H or carbon containing a straight or branched chain hetero element of C1 to C20.

상기 화학식 2에서 M은 리튬, 나트륨 또는 칼륨일 수 있다. In Formula 2, M may be lithium, sodium, or potassium.

본 발명에서, 상기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염은 하기 반응식 1과 같이 제조될 수 있다:In the present invention, the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt represented by Chemical Formula 2 can be prepared as shown in Scheme 1 below:

[반응식 1] [Scheme 1]

먼저, 상기 (ⅰ) 단계는 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말 형태의 금속화 시약과 반응시켜 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 제조하는 단계이다. First, step (i) is a step of preparing an aqueous solution of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt by reacting the bis(fluorosulfonyl)imide compound with a metallization reagent in powder form.

본 발명에서는 금속화를 위한 금속화 시약으로서 금속염 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 종래에는 금속염 분말을 수용액 형태로 제조한 후에 사용하였는데, 이러한 수용액 형태의 사용은 반응용액의 농도를 희석시켜 물층으로 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염이 손실되는 것을 막아야 하는 한계가 있었다. 그러나 본 발명의 제조방법은 금속염 분말 그대로 사용하여 반응을 진행하기에 고농도로의 반응 수행이 가능하여 대량 생산 시 유리하며, 불필요한 폐수의 발생이 없어 매우 친환경적이다. 이는 종래의 제조방법과 구별되는 점이다.In the present invention, it is preferable to use metal salt powder as a metallizing reagent for metallization. Conventionally, metal salt powder was prepared in the form of an aqueous solution before use, but the use of this aqueous solution had a limitation in that the concentration of the reaction solution had to be diluted to prevent loss of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt into the water layer. However, the manufacturing method of the present invention uses metal salt powder as is to proceed with the reaction, so it is possible to carry out the reaction at high concentration, which is advantageous for mass production, and is very environmentally friendly as it does not generate unnecessary waste water. This is different from conventional manufacturing methods.

상세하게, 상기 금속화 시약은 리튬, 나트륨 또는 칼륨 중에서 선택된 금속의 히드록시드염, 카보네이트염, 비카보네이트염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 금속화 시약은 비스(플루오로술포닐)이미드 대비 1.0 내지 1.1 당량비로 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In detail, the metalizing reagent may be one or more selected from the group consisting of hydroxide salts, carbonate salts, and bicarbonate salts of metals selected from lithium, sodium, or potassium, but is not limited thereto. At this time, the metallization reagent may be used in an equivalent ratio of 1.0 to 1.1 compared to bis(fluorosulfonyl)imide, but is not limited thereto.

상기 (i)단계에서 사용되는 금속화 시약에 따라 물이 1당량 내지는 2당량이 발생하게 되는데, 이는 비스(플루오로술포닐)이미드와 금속화 시약의 반응결과로 발생하는 물이다. 예를 들어 금속화 시약이 수산화나트륨일 경우 상기 반응식 1에서 볼 수 있듯이 나트륨 비스(플루오로술포닐)이미드가 합성되며 1당량의 물이 함께 발생된다. 금속화 시약이 수산화리튬1수화물일 경우 역시 1당량의 물이 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화리튬간의 반응에 의해 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드가 합성되며 1당량의 물이 함께 발생하고 수산화리튬1수화물에서 1당량의 물이 발생된다. 따라서 이 경우는 2당량의 물이 발생된다. Depending on the metallization reagent used in step (i), 1 to 2 equivalents of water are generated, which is water generated as a result of the reaction between bis(fluorosulfonyl)imide and the metallization reagent. For example, when the metallization reagent is sodium hydroxide, sodium bis(fluorosulfonyl)imide is synthesized, as can be seen in Scheme 1 above, and 1 equivalent of water is also generated. When the metallization reagent is lithium hydroxide monohydrate, 1 equivalent of water is synthesized through the reaction between bis(fluorosulfonyl)imide and lithium hydroxide, and 1 equivalent of water is also added. This occurs and 1 equivalent of water is generated from lithium hydroxide monohydrate. Therefore, in this case, 2 equivalents of water are generated.

상기 (i) 단계에서 반응온도는 -30℃ ~ 100℃ 이고 반응시간은 0.5 ~ 4 시간이 바람직하며, 반응온도가 -30℃ 미만이면 반응속도가 느려지고 100℃ 초과이면 불순물 함량이 늘어나는 단점이 있다.In step (i), the reaction temperature is -30°C to 100°C and the reaction time is preferably 0.5 to 4 hours. If the reaction temperature is less than -30°C, the reaction rate slows down, and if it exceeds 100°C, the impurity content increases. .

아울러 상기 (ⅰ) 단계를 거친 후 생성된 생성물에서 불용분을 여과하여 제거하는 단계를 거칠 수 있으나, 이러한 정제 또는 여과 과정을 반드시 거쳐야 하는 것은 아니다.In addition, a step of filtering and removing insoluble substances from the product produced after step (i) above may be performed, but such purification or filtration process is not necessarily required.

다음으로, 상기 (ⅱ) 단계는 상기 (ⅰ)의 소량 수분이 포함된 생성물을 적합한 건조설비를 이용하여 발생된 물을 신속히 농축 및 건조하여 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제조하는 단계이다. Next, step (ii) is a step of rapidly concentrating and drying the water generated from the product containing a small amount of water in (i) using suitable drying equipment to produce bis(fluorosulfonyl)imide metal salt. am.

상기 농축은 일반적인 감압농축을 이용할 수는 있으나, 농축에는 60℃ 이상의 고온, 1.0 mmHg 이하의 고진공 및 24~48 시간 정도의 장기간이 소요되어 전혀 경제적이지 않고 상업생산에 적합하지 않다. 이 경우에도 충분히 제품화가 가능한 정도인 수분함량 100 ppm, 바람직하게는 50 ppm 이하를 구현하는 것은 거의 불가능하다. 또한 이 과정에서 일부 제품의 분해가 일어나 제품순도가 떨어지고 산도 및 음이온 불순물 함량이 증가되는 등 문제가 발생한다. 또한 공정시간 역시 1~2 작업일로 매우 길어 대량 생산에는 적합하지 않다. 설비투자비 역시 과도하게 발생하여 경쟁력 있는 제품 제조가 곤란하다. The above concentration can use general reduced pressure concentration, but the concentration requires a high temperature of 60°C or higher, a high vacuum of 1.0 mmHg or less, and a long period of time of 24 to 48 hours, making it not economical at all and not suitable for commercial production. Even in this case, it is almost impossible to achieve a moisture content of 100 ppm, preferably 50 ppm or less, which is sufficient for commercialization. Additionally, during this process, some products decompose, causing problems such as lowering product purity and increasing acidity and anion impurity content. Additionally, the process time is also very long, 1 to 2 working days, so it is not suitable for mass production. Equipment investment costs are also excessive, making it difficult to manufacture competitive products.

이에, 본 발명에서 농축 및 건조는 교반이 가능하고, 가열이 가능하며, 경도가 보장된 촘촘한 블레이드가 내부에 설치되어 액상 생성물 단계에서 박막(Thin Film)의 구현이 가능한 건조기(Agitated Thin Film Dryer)를 사용하여 수행될 수 있다. 건조기는 수평형(Horizontal)이거나 수직형(Vertical)이 모두 가능하고, 이때 수행 조건은 100℃ 이하의 온도, 바람직하게는 0℃ 내지 60℃의 온도에서 수행되는 것이고, 교반속도는 30 ~ 6000 rpm, 이때 기압은 0.001 내지 100 mmHg의 진공상태에서 수행하는 것이 바람직하다. 또한 농축 및 건조는 건조된 질소를 통과시켜 수행하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, concentration and drying are performed using an agitated thin film dryer that is capable of stirring, heating, and has dense blades with guaranteed hardness installed inside, enabling the creation of a thin film at the liquid product stage. It can be performed using . The dryer can be either horizontal or vertical, and the operating conditions are that it is performed at a temperature of 100℃ or less, preferably 0℃ to 60℃, and the stirring speed is 30 to 6000 rpm. , At this time, it is desirable to carry out the procedure in a vacuum state with an atmospheric pressure of 0.001 to 100 mmHg. Additionally, concentration and drying are preferably performed by passing dried nitrogen.

상기 공정에서 상기 (i)단계의 생성물을 진행할 경우 접촉시간(Contact Time)이 5 ~ 10 분에 불과하고 상용 장비를 사용하면 수톤/시간의 속도로 제품을 단번에 농축 및 건조까지 진행할 수 있었고, 이를 통한 제품의 수분을 측정한 결과 50 ppm 이하로 충분히 우수하였으며 제품순도, 산도, 음이온 불순물 등의 함량에서도 모두 규격내로 만족되었다. When processing the product in step (i) in the above process, the contact time is only 5 to 10 minutes, and using commercial equipment, the product can be concentrated and dried at a rate of several tons/hour, which is As a result of measuring the moisture of the product, it was sufficiently excellent at less than 50 ppm, and product purity, acidity, and anion impurity content were all satisfied within the specifications.

그리고, 상기 (ⅱ) 단계 이후, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 재결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상세하게는, 상기 (ⅱ) 단계 이후, 얻은 수득물을 알칸류, 알코올류, 케톤류, 에테르류, 에스테르류 및 카보네이트류로 이루어진 군으로부터 선택된 용매로 용해한 후 불용분을 제거하고 농축 및 건조하는 단계를 더 거쳐 정제할 수 있다.And, after step (ii), a step of recrystallizing the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt may be further included. Specifically, after step (ii), the product obtained is dissolved in a solvent selected from the group consisting of alkanes, alcohols, ketones, ethers, esters, and carbonates, and then the insoluble matter is removed, concentrated, and dried. It can be further purified.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된, 순도가 99% 이상의 고순도를 갖는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염을 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염은 고순도로서 불순물이 극히 적어, 이차전지용 전해액의 금속염으로 사용하는 경우 이차전지의 전기화학적 특성과 출력 및 수명특성을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention provides a bis(fluorosulfonyl)imide metal salt having a high purity of 99% or more, prepared by the above production method. The bis(fluorosulfonyl)imide metal salt prepared according to the present invention has high purity and extremely low impurities, and when used as a metal salt in an electrolyte solution for a secondary battery, it can improve the electrochemical properties, output, and lifespan characteristics of the secondary battery.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명에 따른 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 새로운 제조방법을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the new method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt according to the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화리튬1수화물 분말을 이용한 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 1. Preparation of aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt using bis(fluorosulfonyl)imide and lithium hydroxide monohydrate powder

교반 장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 500 mL 용기에 비스(플루오로술포닐)이미드 181.1 g 에 수산화리튬1수화물 42.0 g을 0℃에서 서서히 투입하고, 상기 혼합물을 교반하면서 반응물이 액상이 될 때까지 반응시켰다. Slowly add 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate to 181.1 g of bis(fluorosulfonyl)imide in a 500 mL container equipped with a stirring device, condenser, and thermometer at 0°C, and stir the mixture when the reactant becomes liquid. It was reacted until.

그 후, 불용분을 거름종이로 거르고, 무색투명의 액체인 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 219.0 g을 수득하였다.(수율: 98%, 순도: 99.3%, 산도: 10 ppm, Cl-: 2.3 ppm, SO4 2-: 3.1 ppm).Afterwards, the insoluble matter was filtered through filter paper, and 219.0 g of an aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt, a colorless and transparent liquid, was obtained. (Yield: 98%, purity: 99.3%, acidity: 10 ppm, Cl - : 2.3 ppm, SO 4 2- : 3.1 ppm).

실시예 2. 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화나트륨 분말을 이용한 나트륨 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 2. Preparation of aqueous solution of sodium bis(fluorosulfonyl)imide salt using bis(fluorosulfonyl)imide and sodium hydroxide powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 수산화나트륨 분말 40.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 나트륨 비스(플루오로술포닐) 이미드 염의 수용액 212.3 g을 수득하였다(수율: 96%, 순도: 99.2%, 산도: 13 ppm, Cl-: 3.1 ppm, SO4 2-: 4.5 ppm).212.3 g of an aqueous solution of sodium bis(fluorosulfonyl)imide salt was obtained in the same manner as in Example 1, except that 40.0 g of sodium hydroxide powder was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 96%). , purity: 99.2%, acidity: 13 ppm, Cl - : 3.1 ppm, SO 4 2- : 4.5 ppm).

실시예 3. 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화칼륨 분말을 이용한 칼륨 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 3. Preparation of aqueous solution of potassium bis(fluorosulfonyl)imide salt using bis(fluorosulfonyl)imide and potassium hydroxide powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 수산화칼륨 66.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 칼륨 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 234.8 g을 수득하였다(수율: 95%, 순도: 99.2%, 산도: 8 ppm, Cl-: 2.0 ppm, SO4 2-: 2.9 ppm).234.8 g of an aqueous solution of potassium bis(fluorosulfonyl)imide salt was obtained by preparing in the same manner as Example 1, except that 66.0 g of potassium hydroxide was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 95%, Purity: 99.2%, acidity: 8 ppm, Cl - : 2.0 ppm, SO 4 2- : 2.9 ppm).

실시예 4. 비스(플루오로술포닐)이미드와 탄산리튬 분말을 이용한 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 4. Preparation of aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt using bis(fluorosulfonyl)imide and lithium carbonate powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 탄산리튬 37.1 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 184.3 g을 수득하였다(수율: 94%, 순도: 99.0%, 산도: 30 ppm, Cl-: 4.4 ppm, SO4 2-: 3.0 ppm).184.3 g of an aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt was obtained by preparing in the same manner as in Example 1, except that 37.1 g of lithium carbonate was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 94%, Purity: 99.0%, acidity: 30 ppm, Cl - : 4.4 ppm, SO 4 2- : 3.0 ppm).

실시예 5. 비스(플루오로술포닐)이미드와 탄산수소리튬 분말을 이용한 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 5. Preparation of aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt using bis(fluorosulfonyl)imide and lithium bicarbonate powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 탄산수소리튬 68.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 182.5 g을 수득하였다(수율: 89%, 순도: 98.3%, 산도: 47 ppm, Cl-: 4.9 ppm, SO4 2-: 5.2 ppm).182.5 g of an aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt was obtained by preparing in the same manner as Example 1, except that 68.0 g of lithium bicarbonate was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 89%). , purity: 98.3%, acidity: 47 ppm, Cl - : 4.9 ppm, SO 4 2- : 5.2 ppm).

실시예 6. 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화리튬1수화물 분말을 이용한 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 6. Preparation of aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt using ammonium bis(fluorosulfonyl)imide and lithium hydroxide monohydrate powder

교반 장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 500 mL 용기에 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드 198.1 g에 수산화리튬1수화물 42.0 g을 0℃에서 서서히 투입하고, 상기 혼합물을 진공하에서 교반하면서 20 ℃까지 서서히 승온하고 반응물이 액상이 될 때까지 반응시켰다. Slowly add 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate to 198.1 g of ammonium bis(fluorosulfonyl)imide in a 500 mL container equipped with a stirring device, condenser, and thermometer at 0°C, and stir the mixture under vacuum to 20°C. The temperature was gradually raised and the reaction was allowed to react until the reactant became liquid.

그 후, 불용분을 거름종이로 거르고, 무색투명의 액체인 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 221.2 g을 수득하였다.(수율: 99%, 순도: 99.4%, 산도: 4 ppm, Cl-: 2.0 ppm, SO4 2-: 2.9 ppm).Afterwards, the insoluble matter was filtered through filter paper, and 221.2 g of an aqueous solution of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt, a colorless and transparent liquid, was obtained. (Yield: 99%, Purity: 99.4%, Acidity: 4 ppm, Cl - : 2.0 ppm, SO 4 2- : 2.9 ppm).

실시예 7. 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화나트륨 분말을 이용한 나트튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 7. Preparation of aqueous solution of sodium bis(fluorosulfonyl)imide salt using ammonium bis(fluorosulfonyl)imide and sodium hydroxide powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 수산화나트륨 분말 40.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 나트륨 비스(플루오로술포닐)이미드 140.6 g을 수득하였다(수율: 98%, 순도: 99.1%, 산도: 10 ppm, Cl-: 2.3 ppm, SO4 2-: 3.1 ppm).140.6 g of sodium bis(fluorosulfonyl)imide was obtained in the same manner as in Example 6, except that 40.0 g of sodium hydroxide powder was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 98%, purity: 99.1) %, acidity: 10 ppm, Cl - : 2.3 ppm, SO 4 2- : 3.1 ppm).

실시예 8. 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드와 수산화칼륨 분말을 이용한 칼튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염의 수용액 제조Example 8. Preparation of aqueous solution of calcium bis(fluorosulfonyl)imide salt using ammonium bis(fluorosulfonyl)imide and potassium hydroxide powder

수산화리튬1수화물 42.0 g 대신 수산화칼륨 66.0 g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 나트륨 비스(플루오로술포닐)이미드 134.9 g을 수득하였다(수율: 94%, 순도: 99.4%, 산도: 12 ppm, Cl-: 2.5 ppm, SO4 2-: 3.7 ppm).134.9 g of sodium bis(fluorosulfonyl)imide was obtained in the same manner as in Example 6, except that 66.0 g of potassium hydroxide was used instead of 42.0 g of lithium hydroxide monohydrate (yield: 94%, purity: 99.4%) , acidity: 12 ppm, Cl - : 2.5 ppm, SO 4 2- : 3.7 ppm).

실시예 9. 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 수용액의 농축 및 건조Example 9. Concentration and drying of aqueous lithium bis(fluorosulfonyl)imide solution

질소분위기 하에서, 교반장치, 진공장치, 박막을 만들 수 있는 내부 블레이드, 가열자켓, 내부 분쇄 장치가 부착된 수직형 교반-박막건조기를 이용하여, 실시예 1에서 얻어진 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 수용액 219.0 g(순도: 99.3%; 고형분함량: 90.3 중량%)을 농축 및 건조하였다. 이때 교반속도는 600 rpm, 공급된 열매온도는 40 ℃, 진공도는 0.1 mmHg, 접촉시간 10 분의 조건으로 실시하여 백색분말로 건조된 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 염 화합물을 215.3 g을 수득하였다(수율: 99%, 순도: 99.2%, 수분: 37 ppm, 산도: 9 ppm, Cl-: 2.3 ppm, SO4 2-: 3.3 ppm).Under a nitrogen atmosphere, lithium bis(fluorosulfonyl) obtained in Example 1 was obtained using a vertical stirrer-thin film dryer equipped with a stirrer device, a vacuum device, an internal blade capable of forming a thin film, a heating jacket, and an internal grinding device. 219.0 g of an aqueous imide solution (purity: 99.3%; solid content: 90.3% by weight) was concentrated and dried. At this time, the stirring speed was 600 rpm, the supplied heat temperature was 40 ℃, the vacuum degree was 0.1 mmHg, and the contact time was 10 minutes, and 215.3 g of lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt compound dried into white powder was added. Obtained (yield: 99%, purity: 99.2%, moisture: 37 ppm, acidity: 9 ppm, Cl - : 2.3 ppm, SO 4 2- : 3.3 ppm).

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described in terms of limited embodiments, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the claims described below will be understood by those skilled in the art. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equality.

Claims (12)

(ⅰ) 하기 화학식 1로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물을 분말 형태의 금속화 시약과 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 제조하는 단계; 및
(ⅱ) 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 수용액을 교반이 가능하고 박막의 생성이 가능한 교반-박막 건조기(Thin Film Dryer)를 사용해 농축 및 건조를 하여 하기 화학식 2로 표시되는 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염 분말을 제조하는 단계를 포함하고,
상기(i), (ii) 단계를 통해 90% 이상의 수율을 갖도록 하는,
비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법:
[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1에서 A는 H 또는 NR1R2R3R4이며, R1 내지 R4는 동일하거나 다를 수 있고, H 또는 C1~C20의 직쇄 또는 측쇄의 헤테로 원소를 포함하는 탄소이고,
상기 화학식 2에서 M은 리튬, 나트륨 또는 칼륨임.
(i) Preparing an aqueous solution of bis(fluorosulfonyl)imide metal salt represented by Formula 2 by reacting the bis(fluorosulfonyl)imide compound represented by Formula 1 below with a metallization reagent in powder form. step; and
(ii) Concentrating and drying the aqueous solution of the bis(fluorosulfonyl)imide metal salt using a stirred thin film dryer capable of forming a thin film to obtain bis ( Comprising the step of preparing fluorosulfonyl)imide metal salt powder,
To have a yield of 90% or more through steps (i) and (ii),
Method for preparing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt:
[Formula 1]

[Formula 2]

In Formula 1, A is H or NR 1 R 2 R 3 R 4 , R 1 to R 4 may be the same or different, and is H or carbon containing a straight or branched chain hetero element of C1 to C20,
In Formula 2, M is lithium, sodium, or potassium.
제 1 항에 있어서,
상기 금속화 시약은 리튬, 나트륨 또는 칼륨 중에서 선택된 금속의 히드록시드염, 카보네이트염 및 비카보네이트염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, wherein the metalizing reagent is one selected from the group consisting of hydroxide salts, carbonate salts, and bicarbonate salts of a metal selected from lithium, sodium, or potassium. .
제 1 항에 있어서,
상기 금속화 시약은 비스(플루오로술포닐)이미드 화합물 대비 1.0 내지 1.1 당량비로 사용되는 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing a bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, characterized in that the metalizing reagent is used in an equivalent ratio of 1.0 to 1.1 compared to the bis(fluorosulfonyl)imide compound.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 농축 및 건조는 건조된 질소를 통과시켜 수행되는 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, characterized in that the concentration and drying are performed by passing dried nitrogen.
제 1 항에 있어서,
상기 농축 및 건조는 0 ℃내지 100 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, characterized in that the concentration and drying are performed at a temperature of 0 ℃ to 100 ℃.
제 1 항에 있어서,
상기 농축 및 건조는 0.001 내지 100 mmHg의 진공 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, characterized in that the concentration and drying are performed under a vacuum of 0.001 to 100 mmHg.
제 1 항에 있어서,
상기 농축 및 건조 시 교반속도가 30 ~ 6000 rpm에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 비스(플루오로술포닐)이미드 금속염의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing bis(fluorosulfonyl)imide metal salt, characterized in that the stirring speed during the concentration and drying is performed at 30 to 6000 rpm.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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