KR20230008582A - 암모늄 이온 함량이 저감된 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로설포닐)이미드 알칼리금속염(MFSI) 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 암모늄 이온 함량이 저감된 비스(플루오로설포닐)이미드 알칼리금속염(MFSI) 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
모바일 기기의 대중화, 전기자동차의 상용화 및 전기저장 장치의 수요 증가에 따라 고출력, 고에너지 밀도, 고방전 전압 등의 성능을 갖춘 이차전지가 개발되고 있다.
리튬-이온 배터리는 음극, 양극, 분리막 및 전해액을 포함한다.
상기 전해액은 양극과 음극 사이에서 리튬이온 이동을 위한 매질 역할을 하면서 전지의 열적, 전기적, 물리적 안전성을 향상시키는 기능을 하는 것으로 용제(solvent), 전해질 염(salt)과 함께 다양한 첨가제(additive)로 이루어져 있다.
용제(solvent)는 염을 해리(dissociation)시키는 역할을 하며, 카보네이트(carbonate)계와 에스테르계가 주로 사용되고, 어떤 종류의 용제를 사용하느냐에 따라 벌크 이온전도도(bulk ionic conductivity), 점도(viscosity), 밀도(density), 젖음성(wettability)이 결정된다. 첨가제(additive)는 무수히 많이 존재하며 SEI(solid electrolyte interphase) 생성과 관련이 있다. 전해질 염(salt)으로는 우수한 성능을 갖추고 있고 비교적 저렴한 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)가 주로 사용되고 있으나 LiPF6는 플루오르화수소산 기체의 형태로 분해되는 단점을 갖는다.
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.
한편, LiTFSI는 알루미늄 집전기(current collector)에 대한 부식을 야기하는 단점을 갖는 것으로 알려진 반면, LiFSI는 상기와 같은 단점도 갖지 않고 종래의 다른 염들과 비교하여 탁월한 성능을 보유하고 있어서 유용한 염으로 주목을 받고 있다. 특히, LiFSI는 높은 내전압, 도전성을 가지기 때문에, 이것을 전해질로서 사용하면 고성능의 각종 전기화학 디바이스를 얻을 수 있다고 기대된다.
상기 LiFSI는 NH4FSI(암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드)로부터 제조될 수 있다.
한편, 본 발명자들은 MFSI(M은 알칼리금속)를 이차전지의 전해질로 사용함에 있어서, 종래 MFSI가 다량의 NH4 이온을 포함하고 이 경우 전지의 수명이 단축된다는 것을 발견하였다.
이에 본 발명은 전지의 수명을 단축시키지 않는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제공하고자 하였다.
상기 목적 달성을 위하여 노력한 바, 본 발명자들은 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염(MFSI)에 포함된 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 경우 상기 MFSI를 전해질로 사용하여도 전지의 수명을 단축시키지 않는다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제공한다.
본 발명은 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염 1g을 물 10g과 디메틸카보네이트(DMC) 10g의 혼합용매에 녹이고, 상온에서 24시간 교반하고, GC 분석하여 디메틸카보네이트의 면적비 대비 MeOH의 면적비로 얻은 디메틸카보네이트의 분해율이 0.2이하, 바람직하게는 0.1이하인 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제공한다.
본 발명은 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염이 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드와 MOH(M은 알칼리금속)로부터 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염이 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 MOH 1.2 내지 2.0당량인 조건에서 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 전해질로 사용될 때 전해액의 용제를 분해하지 않고, 전지의 수명을 단축시키지 않는 효과가 있다. 본 발명의 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 경제적으로 제조되는 효과가 있다.
이하，본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염에 관한 것이다.
본 발명은 500ppm이하의 암모늄 이온 및 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염을 포함하는 전해질 조성물에 관한 것이다.
상기 알칼리금속(M)은 Li, Na, K 또는 Cs 일 수 있고, 바람직하게는 Li이다.
상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 비스(클로로술포닐)이미드(HCSI) 및 NH4F를 이용하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드(NH4FSI)를 제조하는 단계 및 상기 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드 및 알칼리금속염 화합물을 이용한 양이온교환반응에 의하여 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제조하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명자들은 종래에 NH4FSI로부터 제조되는 MFSI에 다량의 NH4 이온이 포함되어 있고, 이 경우 NH4 이온이 가온 조건에서 분해하여 암모니아와 산을 발생시킨다는 것을 인지하였다. 또한 이렇게 발생된 산은 SEI 피막을 파괴하여 전지수명을 단축시키고, 발생된 암모니아는 전해액의 카보네이트 계열 용제를 가아민 분해하여 끓는점이 낮은 메탄올을 생성시켜서 셀 부품 불량을 유발한다는 것을 인지하였다.
상기 반응을 도식화 하면 하기 식 (1)과 같다.
식 (1)
상기 식에서 X는 비스(플루오로술포닐)이미드일 수 있다.
이에 본 발명자들은 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제공함으로써 전지 내에서 상기와 같은 부 반응이 발생하지 않아서 전지의 수명을 연장할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
또한 본 발명은 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염 1g을 물 10g과 디메틸카보네이트(DMC) 10g의 혼합용매에 녹이고, 상온에서 24시간 교반하고, GC 분석하여 디메틸카보네이트의 면적비 대비 MeOH의 면적비로 얻은 디메틸카보네이트의 분해율이 0.2이하인 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제공한다.
본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염이 디메틸카보네이트계 용제와 혼합하고 24시간 교반 후 측정한 메탄올 생성율로 측정한 디메틸카보네이트의 분해율이 상기와 같은 경우, 전해액에서 디메틸카보네이트계 용제를 안정화시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드(NH4FSI)로부터 알칼리금속염을 이용한 양이온 교환반응에서 알칼리금속염의 함량을 조절함으로써 제조될 수 있음을 확인하였다. 본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염에 포함되는 암모늄 이온의 함량이 바람직하게는 0.1 내지 500ppm, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 200ppm 더 더욱 바람직하게는 1 내지 100ppm 인 경우 전해액 용제 특히 카보네이트계 용제에 대한 분해반응을 유발하지 않고 전지의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 하기의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은
(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F를 용매1 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 상온까지 냉각시키고 불용성 물질을 여과 제거하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드를 얻는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드와 알칼리금속수산화물(MOH)을 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 알칼리금속수산화물 1.2 내지 2당량 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제조하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
또한 추가로 (c)단계 이후
(d) 상기 (c)단계의 반응용액에 반용매(antisolvent)로 용매 2를 투입하여 침전물을 얻는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 용액을 여과하고 침전물을 회수하여 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
(a)단계의 반응은 하기 반응식과 같다.
식 (2)
상기 반응에서 NH4F는 비스(클로로술포닐)이미드 1 몰에 대하여 2 내지 10몰 바람직하게는 2.5 내지 5몰 반응시킬 수 있다. 이 경우 비스(클로로술포닐)이미드 중의 염소를 충분히 불소로 치환시킬 수 있다.
상기 식 (2)의 공정에서는 여러 가지 산들이 생성된다. 그 중 HF도 생성되는데, 이것을 질소 가스 버블링에 의하여 반응용액 안에서 제거한다면, HF가 상당히 제거된 상태에서 다음 공정을 진행할 수 있으므로, 출발물질 또는 중간생성물의 가수분해를 줄여줄 수 있다. 상기 반응용액에 질소 가스 버블링은 반응 중에 할 수도 있고 반응 완료 후 (b)단계 전에 할 수도 있다. 질소 가스의 버블링은 반응용액으로부터 배출되는 가스의 pH가 6~8이 될 때까지 실시할 수 있다. 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.
상기 (a)단계의 용매 1은 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 용해시킬 수 있는 용매로 바람직하게는 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 반응물 또는 생성물의 가수분해 반응을 방지하기 위하여 용매 1 내의 수분함량을 500ppm 이하, 바람직하게는 200ppm이하로 할 필요가 있다.
(a)단계의 불소화반응시의 온도는 반응의 진행 상황에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 바람직하게는 -40 ℃ ∼ 200 ℃, 보다 바람직하게는 -20 ℃ ∼ 100 ℃ 이다. 반응에 필요로 하는 시간은 반응 규모에 따라 상이하지만, 바람직하게는 0.1 시간 ∼ 48 시간, 보다 바람직하게는 0.5 시간 ∼ 24 시간이다.
(b)단계는 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 상온까지 냉각시키고 NH4Cl 등의 불용성 물질을 여과 제거하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드를 얻는 단계이다. 중간체로 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 고체로 회수한 후 다음 단계를 진행할 수도 있고 용액 중에서 그대로 사용될 수도 있다.
상기 (c)단계는 중간체로 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 알칼리금속 수산화물과 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제조하는 단계로 알칼리금속이 Li인 경우를 예로들면 식 (3)으로 표현된다.
식 (3)
상기 반응은 중간체로 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 고체로 회수한 후 알칼리금속염과 반응시킬 수도 있으나, 중간체로 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드의 고체로의 회수 없이 (b)단계의 여과액에 알칼리금속염을 추가하는 경우, 별도의 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드 회수 공정이 필요없어 공정 시간 및 노력을 단축할 수 있고, 생성물의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 (c)단계에서 상기 알칼리금속 수산화물을 비스(클로로술포닐)이미드 1 당량에 대하여 1.2 내지 2당량 반응시킨다. 즉, 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 알칼리금속 수산화물을 1당량보다 초과하여 적어도 1.2당량 반응시킴으로써 최종 생성물에서 NH4이온의 함량을 500ppm 이하로 할 수 있고 카보네이트계 용제를 분해시키지 않을 수 있다. 알칼리금속 수산화물을 2당량 초과 반응시키는 경우 NH4 이온 함량 감소 효과 또는 카보네이트계 용제 분해율 감소 효과는 미미한 반면 원재료 사용 증가에 따른 비용 증가의 우려가 있다. 따라서 본 발명자들은 경제적으로 적절하면서 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제공하기 위하여 알칼리금속 수산화물을 비스(클로루로술포닐)이미드 1 당량에 대하여 1.2 내지 2당량 반응시킨다. 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드과 반응하는 알칼리금속 수산화물의 함량은 더욱 바람직하게는 비스(클로로술포닐)이미드 1 당량 대비 1.2 내지 1.5당량이다.
알칼리금속염으로의 양이온 교환반응의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 200 ℃, 보다 바람직하게는 10 ℃ ∼ 100 ℃ 이다. 반응에 필요로 하는 시간은 반응 규모에 따라 상이하지만, 바람직하게는 0.1 시간 ∼ 48 시간, 보다 바람직하게는 0.5 시간 ∼ 24 시간이다.
반응은 상압하에서도 실시 가능하지만, 감압하에서 실시하면 부생되는 암모니아가 제거되어 목적물이 합성되기 쉽다. 감압하는 경우, 반응 압력은 특별히 한정되지 않지만, 대기압미만 ∼ 0.01 torr 가 바람직하고, 0 ℃ ∼ 100 ℃에서 용매가 환류할 정도의 감압도가 보다 바람직하다.
본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염 제조를 위한 반응 용기는 불소 수지나 폴리에틸렌제 등의 수지제가 보다 바람직하다.
상기 (d)단계의 용매 2는 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 용해시키지 않는 반용매(antisolvent)로 톨루엔, 헥세인, 헵탄, 클로로포름, 디클로로메탄 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다. (c)단계 후 반응 용액으로부터 일부 용매를 제거한 이후 용매 2를 투입할 수도 있다.
상기 (d)단계에서 반용매(antisolvent)는 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염 100 중량부를 기준으로 50~500 중량부로 투입될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 80~300 중량부로 투입될 수 있다. 반용매의 투입량이 상술한 범위 미만일 경우 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염이 충분히 수득되지 않을 수 있어 바람직하지 않으며, 상술한 범위를 초과하는 경우 효과는 증가하지 않고, 여타 불필요한 부산물도 같이 침전될 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 제조 방법에 따라 얻어지는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 NH4이온 함량이 500ppm이하이다. 상기 NH4의 함량이 500ppm이하인 LiFSI는 전해질로 사용되는 경우 전해액을 안정화시키고 또한 전지의 SEI 피막의 안정화를 도모할 수 있어서 이차전지의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한 본 발명의 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염은 카보네이트계 용제를 안정화시킨다. 따라서, 일차 전지, 리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지, 전해 콘덴서, 전기 이중층커패시터, 연료 전지, 태양 전지, 일렉트로크로믹 소자 등의 전기 화학 디바이스를 구성하는 이온 전도체의 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.
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 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1. 디(플루오로술포닐)이미드 리튬염의 합성 1
교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 반응기에 질소분위기 하에 수분을 정제한 암모늄 플루오라이드 79.57 g 및 수분 함량이 100ppm인 초산부틸 600 g을 상온에서 투입하였다. 상기 혼합물을 교반하면서 비스(클로로술포닐)이미드 100 g(0.47mol, 1eq)을 천천히 투입한 후, 80℃로 승온한 후 2시간 동안 반응시켰다.
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 일수화물 39.5g (0.94 mol, 2eq)을 투입하고 교반시켰다. 이후, 5℃ 미만에서 반응을 4시간 진행한 후 반응을 종결시켰다.
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 농축한 후톨루엔 208.31g을 투입하고, 여과하여 고체를 수득하고, 진공건조하여 NH4이온을 70ppm 갖는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.
실시예 2. 디(플루오로술포닐)이미드 리튬염의 합성 2
수산화리튬 일수화물 29.6g (0.56 mol, 1.5eq)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 수행하여 NH4이온을 150ppm 갖는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.
실시예 3. 디(플루오로술포닐)이미드 리튬염의 합성 3
수산화리튬 일수화물 23.7g (0.43 mol, 1.2eq)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 수행하여 NH4이온을 450ppm 갖는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.
비교예 1.
수산화리튬 일수화물 39.5g (0.52 mol, 1.1eq)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 수행하여 NH4이온을 530ppm 갖는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.
비교예 2.
19.8g (0.47 mol, 1eq)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 수행하여 NH4이온을 780ppm 갖는 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염을 수득하였다.
실험예 1. NH4이온 함량에 따른 용제 분해 시험
실시예 1에서 제조한 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염 1g을 물 10g과 디메틸카보네이트(DMC) 10g의 혼합용매에 녹이고, 상온에서 24시간 교반하고, GC 분석하여 DMC의 면적비 대비 MeOH의 면적비 (분해율)를 확인하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 분해율 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | 0.3 | 0.9 |
분해율 = MeOH 면적/DMC면적
본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조된 비스(플루오르술포닐)이미드 리튬염의 경우 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하이고 이 경우 용제에 대한 분해반응이 일어나지 않는 반면 암모늄 이온의 함량이 500ppm이상인 비교예의 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드의 경우 용제에 대한 분해 반응이 일어나서 이를 전지 전해액의 전해질로 사용하는 것이 불가한 것으로 확인되었다
Claims (12)
- 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염 1g을 물 10g과 디메틸카보네이트(DMC) 10g의 혼합용매에 녹이고, 상온에서 24시간 교반하고, GC 분석하여 디메틸카보네이트의 면적비 대비MeOH의 면적비로 얻은 디메틸카보네이트의 분해율이 0.2이하인 것을 특징으로 하는 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염가 비스(클로로술포닐)이미드(HCSI) 및 NH4F를 이용하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드(NH4FSI)를 제조하는 단계 및
상기 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드 및 알칼리금속 수산화물을 이용하여 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염를 제조하는 단계를 포함하여 제조되고 이때 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 알칼리금속 수산화물 1.2 내지 2당량 반응시키는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염 - 청구항 3에 있어서, 상기 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염이
(a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F를 용매 1 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 상온까지 냉각시키고 불용성 물질을 여과 제거하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드를 얻는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드에 알칼리금속 수산화물을 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 1.2 내지 2당량 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제조하는 단계;
(d) 상기 (c)단계의 반응용액에 반용매(antisolvent)로 용매 2를 투입하여 침전물을 얻는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 용액을 여과하고 침전물을 회수하여 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 얻는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염 - 청구항 4에 있어서, 용매 1의 수분함량이 500ppm 이하인 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 4에 있어서, (a)단계의 반응 중 또는 반응 이후 (b)단계 이전에 반응용액에 질소 가스를 버블링하여 반응용액 중 HF를 제거하는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 6에 있어서, 질소 가스의 버블링은 반응용액으로부터 배출되는 가스의 pH가 6~8이 될 때까지 진행되는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 4에 있어서, 용매 1은 디에틸에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르, 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 및 초산부틸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 4에 있어서, 용매 2는 톨루엔, 헥세인, 헵탄, 클로로포름 및 디클로로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- 청구항 4에 있어서, (c)단계는 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드의 고체로의 회수 없이 (b)단계의 여과액에 알칼리금속 수산화물을 추가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염
- (a) 질소분위기 하에서 비스(클로로술포닐)이미드와 NH4F를 용매 1 중에서 반응시켜서 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드를 제조하는 단계;
(b) 상기 (a)단계의 반응 종결 후, 반응결과물을 상온까지 냉각시키고 불용성 물질을 여과 제거하여 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드를 얻는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 얻어진 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드에 알칼리금속 수산화물을 비스(클로로술포닐)이미드 1당량에 대하여 알칼리금속 수산화물 1.2 내지 2당량 반응시켜 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 제조하는 단계;
(d) 상기 (c)단계의 반응용액에 반용매(antisolvent)로 용매 2를 투입하여 침전물을 얻는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 용액을 여과하고 침전물을 회수하여 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염을 얻는 단계를 포함하여 제조되고
(a)단계의 반응 중 또는 반응 후 (b)단계 전에 질소 가스를 버블링시켜 HF를 제거하는 것을 특징으로 하는 암모늄 이온의 함량이 500ppm이하인 비스(플루오르술포닐)이미드 알칼리금속염 제조방법 - 청구항 11에 있어서, (c)단계는 암모늄 비스(플루오르술포닐)이미드의 고체로의 회수 없이 (b)단계의 여과액에 알칼리금속 수산화물을 추가하는 것을 특징으로 하는 비스(플루오로술포닐)이미드 알칼리금속염 제조방법
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| KR102632922B1 (ko) * | 2023-03-22 | 2024-02-05 | 주식회사 천보 | 저감된 리튬 플루오로설포네이트 포함 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 카보네이트 용액 및 이를 포함하는 전해액 |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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