KR20230010091A - 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법 - Google Patents
고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)의 제조방법에 관한 것으로, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드(HFSI)에 용매 및 불화리튬(LiF)을 첨가 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 데 있어서, 반응용액 내 플루오로설폰산(FSA)의 함량이 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량 범위가 되도록 함으로써, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도를 높일 수 있는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이차전지 전해질 물질로 사용되는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(Li(FSO2)2N, LiFSI)를 고순도로 제조할 수 있는 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 불화리튬(LiF)의 반응에 의한 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조 시의, 반응 용액내 물의 양에 따라 플루오로설폰산(HSO3F, FSA)의 함량을 조절함으로써, 물에 의한 수소 비스(플루오로설포닐)이미드의 분해를 방지하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도를 높일 수 있도록 하는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전기차 시장의 폭발적 성장 및 모바일 기기의 대중화에 따라 고수명 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 이와 같은 리튬 이차전지는 적어도 음극, 양극, 분리막 및 전해질을 포함하며, 현재 이차전지 수명 향상을 위한 각 구성에 대한 연구개발이 이루어지고 있다.
이 중 상기 전해질은 일반적으로 유기 카르보네이트의 혼합물인 용매에 용해된 리튬염으로 구성되며, 리튬 이차전지에서 가장 대중적인 전해질은 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)로써, 일반적으로 전기차용 리튬 이차전지에서는 리튬 헥사플루오로포스페이트에 더해 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)가 추가된다. 이와 같이 리튬 헥사플루오로포스페이트와 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 함께 사용할 경우, 리튬 헥사플루오로포스페이트를 단독으로 사용할 경우와 비교해 보았을 때 배터리 수명, 충방전 효율, 과충전 방지 능력, 저온에서의 방전 억제율에서 큰 폭의 개선을 기대해 볼 수 있다.
한편, 종래에 알려진 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법은 수소 비스(플루오로설포닐)이미드에 리튬염, 특히 불화리튬을 투입 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조한다.
이때, 반응 용액중에 불순물로 물이 존재할 경우, 상기 물과 수소 비스(플루오로설포닐)이미드는 아래 반응식 1에 나타낸 바와 같이 반응하여 불화수소(HF)등이 생성되는 부반응을 일으키기때문에, 최종적으로 생성되는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 불순물로 작용하면서, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도가 감소되게 된다. 또한, 생성된 부산물에 의해 전지의 용량이 단축되는 문제가 발생한다.
[반응식 1]
이같은 실정에 따라 본 발명은 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는데 있어서, 반응 원료인 수소 비스(플루오로설포닐)이미드가 물에 의해 분해되는 것을 방지하기 위하여, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하기 위한 반응 용액내의 플루오로설폰산의 함유량을 물의 양에 연동하여 조절함으로써, 고순도의 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 방법을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 한국공개특허공보 10-2020-0114962 A (2020.10.07. 공개일) 및 10-2020-0114963 A (2020.10.07. 공개일)는 불소 음이온의 함유량이 저감된 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조 방법에 관한 것으로, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조과정에서 발생되는 불소 음이온(F-) 및 불순물을 효율적으로 제거하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 미국등록특허공보 10926190 B2 (2020.05.21. 공개일)는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 정제하는 방법에 관한 것으로, 정제된 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 생성물 내 플루오로설폰산을 포함하는 불순물을 제거하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
상기 선행기술문헌을 포함하는 종래기술에서는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 내 불순물의 함량을 저감하는 기술들이 개시되어 있으나, 본 발명과 같이 플루오로설폰산의 함량을 조절함으로써, 반응 원료인 수소 비스(플루오로설포닐)이미드가 물에 분해되어 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조시 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도가 감소되는 문제를 해결할 수 있는 데 관한 기술에 대해서는 알려진 바가 없었다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위하여 창작된 것으로, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드(HFSI)에 불화리튬(LiF)을 투입 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)를 제조하는 데 있어서, 용매 등에 포함되어 반응용액 내로 혼입되는 물과 수소 비스(플루오로설포닐)이미드(HFSI)의 반응에 의한 부산물이 생성되는 것을 억제하여 최종 생성되는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)를 고순도로 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 용매에 수소 비스(플루오로설포닐)이미드((FSO2)2NH) 및 불화리튬(LiF)을 첨가 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(Li(FSO2)2N)를 제조하는 데 있어서, 반응 용액 내 플루오로설폰산(HSO3F)의 함량이 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량 범위가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법은, a) 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하기 위한 반응 용액을 이루는 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 용매 및 불화리튬내의 총 수분량 및 총 플루오로설폰산의 함량이 수분량 : 플루오로설폰산의 당량비가 1 : 2 내지 1 : 6 이 되도록 조절하는 단계; 및 b) 상기 플루오로설포닐 함량이 조절된 수소 비스(플루오로설포닐)이미드, 용매 및 불화리튬(LiF)을 혼합하여 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 불화리튬을 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, c) 상기 b) 단계에서 반응완료 후, 반응액을 탈이온수로 수세한 후 여과하여 여액을 감압 농축하고, 농축된 잔류물에 결정화제를 투입하여 결정화한 후 갑압 건조하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 a) 단계는,
a-1) 단계: 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량과 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조 시 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 혼합되는 용매 및 불화리튬를 포함하는 반응용액 내 물의 함량을 측정하는 단계; 및 a-2) 단계: 상기 a-1) 단계에서 측정된 플루오로설폰산의 함량이 상기 제조용액 내 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량을 벗어난 경우, 추가 정제 과정을 통하여 플루오로설폰산을 제거하거나, 플로오로설폰산을 정량하여 첨가함으로써, 상기 수분량 대비 플로오로설폰산의 함량이 1 : 2 내지 1 : 6 당량이 되도록 플로오로설폰산의 함량을 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 결정화제는, 톨루엔, o-자일렌, m-자일렌, p-자일렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 1,2,4-트리메틸벤젠, 헥산, 헵탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 아니솔, 및 사이클로헥산 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 용매는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤, 이소부티로니트릴, 아세토니트릴, 발레로니트릴, 벤조니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, t-부틸메틸에테르, 사이클로펜틸메틸에테르 등에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아세토니트릴, 발레로니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 사이클로펜틸메틸에테르 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조 시 반응온도는 10 내지 45 ℃ 범위일 수 있다.
본 발명은 수소 비스(플루오로설포닐)이미드(HFSI)에 불화리튬(LiF)을 투입 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)를 제조하는 데 있어서, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 보다 물과의 반응성이 높은 플루오로설폰산(FSA)을 반응용액 내에 상기 물의 함량대비 소정 비율로 포함되도록 하여, 용매 등에 포함되어 반응용액 내로 혼입되는 물과 수소 비스(플루오로설포닐)이미드가 반응하여 부산물이 생성되기 전에, 플루오로설폰산과 물이 반응하여 반응용액 내 물을 제거되도록 함으로써, 결과적으로 반응 결과물 내 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법에 대해 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조 시 반응용액 내 플루오로설폰산의 함량을 조절하는 방법에 대해 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조 시 반응용액 내 플루오로설폰산의 함량을 조절하는 방법에 대해 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(Li(FSO2)2N, LiFSI)의 제조방법에 관한 것으로, 용매에 수소 비스(플루오로설포닐)이미드((FSO2)2NH, HFSI) 및 불화리튬(LiF)을 투입 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 데 있어서 반응용액 내 플루오로설폰산(HSO3F, FSA)의 함량이 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량 범위가 되도록 함으로써, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도를 높일 수 있도록 하는 데 관한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법에에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법에 대해 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법은 아래와 같은 단계를 포함한다.
a) 단계: 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하기 위한 반응 용액을 이루는 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 용매 및 불화리튬내의 총 수분량 및 총 플루오로설폰산의 함량이 수분량 : 플루오로설폰산의 당량비가 1 : 2 내지 1 : 6 이 되도록 조절한다.
b) 단계: 상기 a) 단계에서의 플루오로설포닐 함량이 조절된 수소 비스(플루오로설포닐)이미드, 용매 및 불화리튬(LiF)을 혼합하여 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 불화리튬을 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조한다. 이 때, 상기 반응온도 범위는 10 내지 45 ℃의 범위인 것이 바람직하다.
상기 첨가되는 용매는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤, 이소부티로니트릴, 아세토니트릴, 발레로니트릴, 벤조니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, t-부틸메틸에테르, 사이클로펜틸메틸에테르 등에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아세토니트릴, 발레로니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 사이클로펜틸메틸에테르 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
c) 단계: 상기 b) 단계에서 반응완료 후, 반응액을 탈이온수로 수세한 후 여과하여 여액을 감압 농축하고, 농축된 잔류물에 결정화제를 투입하여 결정화한 후 갑압 건조하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조한다. 감압 농축시의 온도는 40℃ ~ 60℃ 의 범위가 바람직하다.
상기 결정화제는, 톨루엔, o-자일렌, m-자일렌, p-자일렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 1,2,4-트리메틸벤젠, 헥산, 헵탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 아니솔, 및 사이클로헥산 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조시 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량을 조절하는 방법에 대해 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법은 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 반응 용액내 플루오로설폰산의 함량이 반응용액 내 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량이 되도록 조절하기 위하여 아래와 같은 단계를 포함한다.
a-1) 단계: 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량과 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조 시 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 혼합되는 용매 및 불화리튬를 포함하는 반응용액 내 물의 함량을 측정하는 단계; 이 때 측정은 제조 용액을 이루는 각각의 원료에서의 플루오로설폰산과 물의 함량을 따로 측정하여 제조 용액내의 농도로 환산할 수 있다.
a-2) 단계: 상기 a-1) 단계에서 측정된 플루오로설폰산의 함량이 상기 제조용액 내 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량을 벗어난 경우, 추가 정제 과정을 통하여 플루오로설폰산을 제거하거나, 플로오로설폰산을 정량하여 첨가함으로써, 상기 수분량 대비 플로오로설폰산의 함량이 1 : 2 내지 1 : 6 당량이 되도록 플로오로설폰산의 함량을 조절한다.
본 발명은 상기와 같은 방법을 통해 최종 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조용액 내 플루오로설폰산의 함량을 요구되는 소정 함량으로 조절할 수 있다.
이와 같은 방법으로 FSA와 물의 당량비를 조절함으로써, 하기 반응식 2에서 처럼, 플루오로설폰산이 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 보다 먼저 물과 반응하여, 물의 스캐빈저 역할을 함으로써, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드가 물에 의해 분해되는 것을 방지할 수 있다.
[반응식 2]
이때, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산 함량이 함유 반응용액 내 수분량 대비 2 당량 미만일 경우에는 물에 대하여 충분한 스캐빈저 역할을 수행하지 못하여 수소 비스(플루오로설포닐)이미드가 물과 반응하여 분해되는 문제가 있으며, 플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 6 당량을 초과할 경우에는 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조시 반응 결과물 내 플루오로설폰산 함량이 과도하게 많아지는 문제가 있다.
이하, 본 발명에 따른 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법을 하기 실시예를 통해 설명한다. 참고로 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 반응기에 무수 부틸아세테이트 900 g(수분 : 24 ppm)과 불화리튬 29 g(수분 : 9 ppm)을 넣고 질소분위기 하에 상온에서 교반한다. 플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 2,900 ppm이 함유된 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 181 g을 무수 부틸아세테이트 180 g에 희석하여 FSA의 함량을 수분 대비 2 당량이 되도록 한 뒤, 반응기에 적가한 후 온도를 유지하며 약 2시간 교반한다. 반응이 완료되면 반응액에 탈이온수 100g으로 2회 수세하여 층분리 후 여과하고 여액을 50℃에서 감압 농축한다. 농축된 잔류물에 톨루엔 360 g을 넣고 결정화한 후 여과하여 감압 건조하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하였다.
실시예 2
플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 4 당량이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하였다.
실시예 3
플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 6 당량이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하였다.
비교예 1
플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 1 당량이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하였다.
비교예 2
플루오로설폰산 함량이 함유 수분량 대비 8 당량이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 따른 최종 제조 결과물 내 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 수율 및 순도를 측정하였고, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 내의 플루오로설폰산의 함유량을 측정하였다.
상기 실험예 및 비교예에 사용한 원료에 대한 수분 함유량은 Metrohm 890 Titrando을 이용하여 Karl fischer 방법으로 측정하였고, 수득된 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도 및 불순물은 이온 크로마토그래피 시스템 Thermo Dionex Dual(ICS-5000)을 이용하여, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드에 포함되는 불순물의 함량을 측정하였다.
또한, 플루오로설폰산의 함량은 트리플루오로톨루엔을 내부표준물질로 사용하여 19F-NMR을 측정하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드와의 적분값을 비교하여 함유량을 산출하였다.
측정된 결과는 아래 표 1과 같다.
| LiFSI 수율(%) | LiFSI 순도(%) | FSA 함량(%) | SO4 2-함량 (%) | |
| 실시예 1 | 86.5 | 99.96 | 불검출 | 0.002 |
| 실시예 2 | 86.8 | 99.96 | 불검출 | 0.002 |
| 실시예 3 | 85.3 | 99.94 | 불검출 | 0.003 |
| 비교예 1 | 76.6 | 99.76 | 불검출 | 0.008 |
| 비교예 2 | 78.2 | 99.82 | 0.006 | 0.03 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드에 불화리튬을 투입 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는데 있어서, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량이 전체 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량 범위일 경우, 반응 결과물에서 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도가 크게 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량이 전체 수분량 대비 2 당량 미만일 경우, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 순도가 눈에 띄게 떨어지는 것을 알 수 있으며, 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량이 전체 수분량 대비 6 당량 초과일 경우, 최종 반응 결과물 내 플루오로설폰산이 잔류하여 추가적인 플루오로설폰산 제거 공정이 필요한 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Claims (8)
- 용매에 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 및 불화리튬을 첨가 및 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 데 있어서, 반응 용액 내 플루오로설폰산의 함량이 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량 범위가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법은,
a) 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하기 위한 반응 용액을 이루는 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 용매 및 불화리튬내의 총 수분량 및 총 플루오로설폰산의 함량이 수분량 : 플루오로설폰산의 당량비가 1 : 2 내지 1 : 6 이 되도록 조절하는 단계; 및
b) 상기 플루오로설포닐 함량이 조절된 수소 비스(플루오로설포닐)이미드, 용매 및 불화리튬을 혼합하여 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 불화리튬을 반응시켜 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
c) 상기 b) 단계에서 반응완료 후, 반응액을 탈이온수로 수세한 후 여과하여 여액을 감압 농축하고, 농축된 잔류물에 결정화제를 투입하여 결정화한 후 갑압 건조하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드를 제조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 결정화제는,
톨루엔, o-자일렌, m-자일렌, p-자일렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 1,2,4-트리메틸벤젠, 헥산, 헵탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 아니솔, 및 사이클로헥산 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 a) 단계는,
a-1) 단계: 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 내 플루오로설폰산의 함량과 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조 시 상기 수소 비스(플루오로설포닐)이미드와 혼합되는 용매 및 불화리튬를 포함하는 반응용액 내 물의 함량을 측정하는 단계; 및
a-2) 단계: 상기 a-1) 단계에서 측정된 플루오로설폰산의 함량이 상기 제조용액 내 함유 수분량 대비 1 : 2 내지 1 : 6 당량을 벗어난 경우, 추가 정제 과정을 통하여 플루오로설폰산을 제거하거나, 플로오로설폰산을 정량하여 첨가함으로써, 상기 수분량 대비 플로오로설폰산의 함량이 1 : 2 내지 1 : 6 당량이 되도록 플로오로설폰산의 함량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용매는,
아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤, 이소부티로니트릴, 아세토니트릴, 발레로니트릴, 벤조니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, t-부틸메틸에테르, 사이클로펜틸메틸에테르 등에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아세토니트릴, 발레로니트릴, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 사이클로펜틸메틸에테르 중 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 제조 시 반응온도는 10 내지 45 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 제조방법에 의하여 제조된 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드.
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| KR1020210089593A KR20230010091A (ko) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | 고순도 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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