TWI406869B

TWI406869B - An alkali metal salt of fluosulfonyl imide and a process for producing the same

Info

Publication number: TWI406869B
Application number: TW100125252A
Authority: TW
Inventors: Yuichi Sato; Shimpei Sato; Yasunori Okumura
Original assignee: Nippon Catalytic Chem Ind
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-09-01
Also published as: TW201226413A

Description

氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽及其製造方法

本發明關於氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，詳細關於N-(氟磺醯基)-N-(氟烷基磺醯基)亞胺、雙氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，以及其製造方法。

N-(氟磺醯基)-N-(氟烷基磺醯基)亞胺、或雙(氟磺醯基)亞胺等氟磺醯基亞胺的鹽類或其衍生物，可用於N(SO₂ F)基或N(SO₂ F)₂ 基化合物之中間物，另外亦可作為電解質、燃料電池電解液之添加物、選擇性親電氟化劑、光酸生成劑、熱酸生成劑、近紅外光吸收色素等，為具有多樣用途之化合物。

習知技藝中，氟磺醯基亞胺類可藉由將氟化劑與氯磺醯基亞胺利用鹵素取代方法(非專利文獻1、2)，或於尿素存在環境下蒸餾氟磺酸(HFSO₃ )得到雙(氟磺醯基)亞胺之方法(專利文獻1)等方式製造。另外，本發明者群亦提供使用含特定元素之氟化物製造氟磺醯基亞胺之方法(專利文獻2)。

習知技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特表平8-511274號公報

專利文獻2：國際公開第2009/123328號公報

非專利文獻

非專利文獻1：John K. Ruff及Max Lustig, Inorg. Synth 11,138-140 (1968年)

非專利文獻2：Jean’ ne M. Shreeve等，Inorg. Chem. 1998, 37 (24),6295-6303

如上所述，氯磺醯基亞胺的氟化經過多次改良，已能一定程度提升回收率。然而，本發明者群探討氟磺醯基亞胺鹽類的實際製造過程，發現氟磺醯基亞胺鹽類生成後，要去除反應溶媒時，相對於原料為100質量百分比時若溶媒在150質量百分比以下，會發生反應溶液中的溶媒不易去除之新的問題。再者，本發明者群亦發現氟磺醯基亞胺的高親水性導致難以降低生成物中的水分含量，而這樣的水分含量不僅會降低電化學裝置中電解液的耐電壓性，也會導致裝置的組成零件(電極等)發生腐蝕。另外，生成物中的溶媒或水分雖然可藉由加熱去除，但氟磺醯基亞胺鹽類的耐熱性並不甚高，高溫或長時間加熱將造成生成物的回收率下降，結果反而提高製造成本。

有鑑於以上問題，本發明之目的在於提供一種氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的製造方法，該方法即使於大規模製造下，也能夠輕易從反應溶液中去除溶媒。本發明並提供利用該方法製得之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。另外本發明亦提供一具有優越的耐熱性之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，以及減少特定不純物或水分含量之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，以及包含該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之電解液。

本發明者群經過反覆研究，發現可利用下述方法解決上述問題，且利用本發明之方法所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽具有優越的耐熱性。另外，減少特定不純物或水分含量之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽同樣具有優越的耐熱性，本發明於是完成。

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽如下式(I)所示，其特徵在於：於空氣氣流下，放置於100℃環境下8小時其質量減少率為2%以下。

(式(I)中，M^a 為鹼金屬，R^a 、R^b 為相同或相異，氟原子，或一個以上的氫原子被氟原子所取代之碳數1~6之烴基。)

如此，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽於長時間加熱也不易發生分解，具有優越的耐熱性。

前述氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，在空氣氣流下，從25℃起以10℃/分的加溫速度進行加熱時，較佳為質量減少率為2%時溫度至210℃以上。

另外，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之特徵為硫酸根離子(SO₄ ^2- )含量在3000ppm以下。本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之氟離子(F^- )含量較佳在1000ppm以下，另外水分含量較佳在500ppm以下。本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，更進一步，其殘留溶媒含量較佳在4000ppm以下。

本發明亦包含一電解液，其含有如上式(I)所示之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽以及媒介物，其中硫酸根離子含量在1500ppm以下。本發明之電解液，其水分含量較佳在250ppm以下。另外，本發明之電解液之殘留溶媒含量較佳在2000ppm以下。再者，本發明之電解液之氟離子含量較佳在500ppm以下。

為了達到上述目的，本發明之製造方法為上式(I)所示之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其特徵包含： (1)於含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的反應溶液中，使氣體一邊發泡一邊濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程，及/或 (2)利用薄膜蒸餾濃縮含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程。

本發明者群經過反覆檢討上述問題點，發現反應溶媒不易去除之原因在於氟磺醯基亞胺在形成鹼金屬鹽時沸點會上升，或是氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與溶媒分子發生溶媒化現象所致。因此，本發明嘗試使用不易與生成物發生溶媒化現象的反應溶媒。然而，可用於氯磺醯基亞胺氟化工程的溶媒種類有限，要變更反應溶媒並不實際可行。再者，於氟化工程後與陽離子交換工程前的各種工程中，雖然可以考慮更換反應溶媒，然而此舉將導致溶媒使用量增加，於經濟面或環保面均不理想。因此，本發明更加著重開發更有效率去除反應溶液的溶媒之方法，發現於濃縮工程中使用(1)發泡法，及/或(2)薄膜蒸餾法，便可輕易去除溶媒，並有效率地純化氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。即，前述(1)反應溶液中藉由使氣體發泡可增加蒸發面積，促進反應溶媒的蒸發。於是不需要將反應溶液高溫加熱，也可迅速去除溶媒。另一方面，(2)利用薄膜蒸餾法將反應溶液的導熱面形成薄膜，可以得到較大的導熱係數，其結果於導熱面不需要高溫加熱也可迅速去除溶媒。再者，薄膜蒸餾法於導熱面積小的裝置中也能夠有效率地去除溶媒。因此，藉由本發明之方法，在製造工程中反應溶液不需經過長時間、高溫加熱，可以防止因為加熱導致氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的分解，並可防止由於生成物分解導致氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之耐熱性降低的問題。

前述濃縮工程較佳於150℃以下進行。另外，前述濃縮工程較佳於40千帕以下進行。前述反應溶液所包含之反應溶媒為酯類溶媒及/或腈類溶媒。再者，於本發明建議之實施態樣中，於上述工程之外尚包含將濃縮工程所得到的濃縮液於100℃以下加熱之乾燥工程。

更進一步，前述製造方法較佳包含，於反應溶液存在時，將氯磺醯基亞胺或其鹽類進行氟化工程。

另外，本發明之“氟磺醯基亞胺”包含有兩個氟磺醯基的雙(氟磺醯基)亞胺，以及含氟磺醯基與氟烷基磺醯基之N-(氟磺醯基)-N-(氟烷基磺醯基)亞胺。起始原料為“氯磺醯基亞胺”時亦同。另“氟烷基磺醯基”指碳數1~6的烷基，其中一個以上的氫原子被氟原子所取代。例如，氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氟乙基、二氟乙基、三氟乙基、五氟乙基。

本發明可以迅速地從反應溶液中去除溶媒，有效率地製造氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。另外，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽具有優越的耐熱性。

發明實施態樣 <氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽>

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，如下式(I)所示，其特徵在於：於空氣氣流下，放置於100℃環境下8小時其質量減少率為2%以下。

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽由於長時間放置在加熱環境中也不易分解，因此可以作為離子傳導材料應用於各類電化學裝置，長期發揮其穩定的電化學特性。另外，各類電化學裝置也可以於較廣的溫度範圍下使用。再者，如下所述，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽所含的不純物量減低，因而具有優越的耐熱性。

上述質量減少率越低，耐熱性較高較為理想，質量減少率較佳在1%以下。

又本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽較佳於空氣氣流下，從25℃起以10℃/分的加溫速度進行加熱時，較佳為質量減少率2%時溫度(以下有時稱為“2%質量減少溫度”)在210℃以上。在此，2%質量減少溫度係指於上述條件下進行熱重量分析時，相對於初期質量之質量減少率為2%的溫度。即，2%質量減少溫度越高，在高溫環境下氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽越難以分解，能維持安定狀態。2%質量減少溫度更佳在215℃以上。

再者，使用與本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的2%質量減少溫度之相同條件進行測定，質量減少率1%時溫度(以下有時稱為“1%質量減少溫度”)較佳在175℃以上，更佳在185℃以上。

前述質量減少率，使用於測定2%、1%質量減少溫度之裝置，例如，熱重分析/熱示差分析儀(例如SII科技株式會社所製EXSTAR TG/DTA6200)等。另外，當測定樣本含有水分或溶媒時，將難以得到正確的測定結果。因此，本測定較佳使用含水率在1000ppm以下的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，更佳為含水率500ppm以下，又更佳為含水率200ppm以下。只要於上述含水率範圍內，對於測定結果的影響就可以視為無影響。又若氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽在製造後不馬上進行前述測定(質量減少率、2%，1%質量減少溫度)，則較佳將測定樣本保存於50℃真空狀態下6小時，經過調整樣本中的水分量或溶媒量後再進行上述測定。

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽更進一步將不純物的含量降到極低。上述不純物包括，例如，下述濃縮工程或乾燥工程中經由加熱產生的分解生成物或純化階段混入的不純物，例如氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的分解生成物之氟離子(F^- )或、硫酸根離子(SO₄ ^2- )，或氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的製造階段或純化階段所使用的溶媒(下稱殘留溶媒)及水等，具體而言，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽(固體)所含的硫酸根離子離子含較佳在3000ppm以下，氟離子含量較佳在1000ppm以下。(均為質量基準，下同)。

上述氟離子及硫酸根離子等不純物量的增加表示氟磺醯基亞胺分解及純度降低。而不純物含量過多將使得氟磺醯基亞胺應用於各種用途時難以達到預期的效果。另外，這些不純物還會促使氟磺醯基亞胺分解等反效果。因此不純物含量太多將導致初期的特性難以繼續維持。另外，氟離子有可能造成使用氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的各種裝置的周邊零件發生銹蝕，故而不純物的含量越低越佳，例如，於氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中的硫酸根離子含量較佳為1000ppm以下，更佳為500ppm以下，又更佳為300ppm以下。另外，氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中的氟離子含量較佳為800ppm以下，更佳為500ppm以下，又更佳為300ppm以下。又雖然前述不純物最佳為不存在於前述氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中，不過，例如每種下限為1ppm左右即可接受。只要於上述範圍內，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽做為離子傳導材料應用於下述各種電化學裝置中，不純物離子成分便不易造成問題。

又，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽(固體)的水分含量較佳為300ppm以下。如同前述，固體氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中的水分不僅對氟磺醯基亞胺本身，對裝置的組成零件也會造成銹蝕。因而水的含量更佳為200ppm以下，更佳為100ppm以下。水的含量越少越佳，實際上最佳為0ppm，然而技術和成本上均很難達到0ppm，因此水的含量下限為1ppm左右即可接受。

此外，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽(固體)，於金屬鹽製造階段時使用的殘留溶媒含量較佳為4000ppm以下。固體氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中的殘留溶媒會降低耐熱性以及電化學性能。因此該殘留溶媒也是愈少越佳，實際上最佳為0ppm，然而與水分含量原因相同，殘留溶媒較佳為3000ppm以下，下限為1ppm左右即可接受。另外，上述殘留溶媒包含下述氟磺醯基亞胺製造階段所使用的溶媒。

此外，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽除上述氟離子、硫酸根離子以外，氯離子(Cl^- )、鉀離子(K⁺ )等其他不純物的含量也越少越好。氯離子含量較佳為200ppm以下，更佳為100ppm以下，鉀離子含量較佳為10000ppm以下，更佳為8000ppm以下，又更佳為4000pm以下，再更佳為 1000ppm以下，進一步更佳為500ppm以下，尤其更佳為200ppm以下，最佳為100ppm以下。另外，其他不純物的含量總和較佳為10000ppm以下，更佳為1000ppm以下，又更佳為500ppm以下。其他不純物合計下限為1ppm左右即可接受。

上述不純物的種類及含量，可使用下述ICP發光分光分析法、核磁共振測定或離子質譜分析等方式分析。水分含量可以用卡爾費雪水分計測定，殘留溶媒的含量可以用氣體質譜分析測定。

<包含氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之組成物>

本發明亦包含含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之組成物。相對於本發明之組成物為氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽、硫酸根離子、水、殘留溶媒、氟離子等合計為100質量百分比(下稱“本發明之組成物”)，硫酸根離子含量較佳為3000ppm以下，更佳為1000ppm以下，進一步更佳為500ppm以下，尤其更佳為300ppm以下。硫酸根離子最佳為不存在於本發明之組成物中，然其下限為1ppm左右即可接受。本發明之組成物可作為電化學裝置之電解液，不易發生電解液分解或電化學裝置銹蝕之問題。

此外，本發明之組成物除硫酸根離子之外，其他的不純物含量也越少越好。與硫酸根離子相同，水、殘留溶媒以及氟離子也會使本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽發生分解，另外作為電化學裝置之電解液時，此類不純物也會使該裝置劣化。因而其含量較佳如下述。即，於本發明組成物100質量百分比中，氟離子含量較佳為1000ppm以下，更佳為800ppm以下，又更佳為500ppm以下，再更佳為300ppm以下。於本發明組成物100質量百分比中，水分含量較佳為500ppm以下，更佳為300ppm以下，又更佳為200ppm以下，再更佳為100ppm以下。於本發明組成物100質量百分比中，殘留溶媒含量較佳為4000ppm以下，更佳為3000ppm以下。另外，本發明之組成物中的水、殘留溶媒、氟離子個別含量最佳為0ppm，然其下限個別為1ppm左右即可接受。於以上範圍內，本發明之組成物可作為下述電化學裝置之電解液，不易發生因不純離子成分所產生之問題。

本發明之組成物可包含氯離子或鉀離子。然而於本發明組成物與氯離子及鉀離子總和為100質量百分比中，氯離子含量較佳為200ppm以下，更佳為100ppm以下。另一方面，於本發明組成物與氯離子及鉀離子總和為100質量百分比中，鉀離子含量較佳為10000ppm以下，更佳為8000ppm以下，又更佳為4000ppm以下，再更佳為1000ppm以下，進一步更佳為500ppm以下，尤其更佳為200ppm以下，最佳為100ppm以下。另外，於本發明組成物與氯離子及鉀離子總和為100質量百分比中，這些離子的含量總和較佳為10000ppm以下，更佳為1000ppm以下，進一步更佳為500ppm以下。這些離子的含量下限為1ppm左右即可接受。

此外，本發明之組成物之上述成分(硫酸根離子、氟離子、水以及殘留溶媒的含量)含量，可使用ICP發光分光分析法、離子質譜分析、卡爾費雪水分計測定，氣體質譜分析進行測定。

又，上述各種離子的含量為利用上述方法檢測出的值。因此，固體氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，或是本發明之組成物是上述離子係以相對離子與鹽類的形式存在。

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽如上述式(I)所示。式(I)中，M^a 為鹼金屬，較佳為鋰、鈉、鉀，更佳為鋰。式(I)中，R^a 、R^b 為相同或相異，氟原子，或一個以上的氫原子被氟原子所取代之碳數1~6之烴基。前述烴基較佳為直鏈狀碳數1~6的氟烷基，例如，氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氟乙基、二氟乙基、三氟乙基、五氟乙基。這當中R^a 、R^b 又較佳為氟原子、三氟甲基、五氟乙基。

本發明之雙(氟磺醯基)亞胺或N-(氟磺醯基)-N-(氟烷基磺醯基)亞胺的鹼金屬鹽適合用於各種電化學裝置作為離子傳導材料。尤其是鋰陽離子的鋰氟磺醯基亞胺為鋰二次電池、電容器等所使用的電解質或離子性液體，或者也可用於氟磺醯化合物的中間物等。

本發明之具備耐熱性的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的製造方法並無特別限制，唯考量減低不純物含量以提升耐熱性之觀點，建議使用以下說明方法進行製造。

<氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的製造方法>

本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其特徵包含(1)於含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的反應溶液中，使氣體一邊發泡一邊濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程，及/或(2)利用薄膜蒸餾濃縮含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程。因此只要包含前述(1)及/或(2)之工程即可，不限制加入其他工程。本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的製造方法並無特別限制，亦可全部使用習知方法製造。例如，氟磺醯基亞胺之合成方法可使用專利文獻1所述於尿素存在環境下，蒸餾氟磺酸(HFSO₃ )得到氟磺醯基亞胺之方法，或者是使用氟化劑將氯磺醯基亞胺合成氟磺醯基亞胺等方法。此外，得到氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之方法，包括將上述方法得到的氟磺醯基亞胺的陽離子與鹼金屬的陽離子進行離子交換之方法。以下首先說明使用氟化劑將氯磺醯基亞胺合成氟磺醯基亞胺(氟化工程)，接著說明利用陽離子交換反應(陽離子交換工程)合成氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之方法。首先說明氟化工程。

[氟化工程]

氟化工程為氯磺醯基亞胺或其鹽類進行氟化反應。起始原料為氯磺醯基亞胺，可使用市販的產品或是利用習知方法自行合成。

氯磺醯基亞胺的合成方法，例如將氯化氰與無水硫酸進行反應，將生成物(氯磺醯異氰酸酯)與氯磺酸進行反應之方法，磺胺酸與亞硫醯氯反應後再與氯磺酸反應之方法(以上為雙(氯磺醯基)亞胺的合成方法)；氯磺醯異氰酸酯與氟化烷基磺酸或氟磺酸反應之(N-(氯磺醯基)-N-(氟烷基磺醯基)亞胺，或N-(氯磺醯基)-N-(氟磺醯基)亞胺的合成方法等。

接著進行氯磺醯基亞胺的氟化反應。氟化反應的時間點並無特別限制，可為氯磺醯基亞胺(質子體)進行氟化反應，或是氯磺醯基亞胺在陽離子交換反應後再將氯磺醯基亞胺鹽類進行氟化反應等，任一種均可。

關於前述氯磺醯基亞胺(質子體)或其鹽類(下稱氯磺醯基亞胺類)之氟化方法，可使用上述非專利文獻1、2所述之氟化劑(三氟化砷(AsF₃ )、三氟化銻(SbF₃ ))與氯磺醯基亞胺進行鹵素交換，氟化鉀(KF)或氟化銫(CsF)等一價陽離子的離子性氟化物作為氟化劑與雙(氯磺醯基)亞胺進行氟化之方法，或將氯磺醯基亞胺類與鹼金屬的氟化物或第11~15族、第4週期~第6週期元素群中挑選至少一種元素的氟化物(較佳為二氟化銅(CuF₂ )、二氟化鋅(ZnF₂ )、二氟化錫(SnF₂ )、二氟化鉛(PbF₂ )及三氟化鉍(BiF₃ )等)與雙(氯磺醯基)亞胺進行氟化之方法，具有較佳的反應回收率。另外，較推薦使用氟化鉀、氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)等鹼金屬氟化物作為氟化劑與雙(氯磺醯基亞胺)進行氟化之方法，可以一次便得到氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。

氟化工程中較推薦使用非質子性溶媒作為反應溶媒。具體而言，例如，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等碳酸鹽類溶媒；二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-環氧己烷、4-甲基-1,3-二氧環戊烷等醚類溶媒；甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯等酯類溶媒；N,N-二甲基甲醯胺等胺類溶媒；乙腈、丁腈、異丁腈、戊腈、苯腈等腈類溶媒；硝基甲烷、硝基苯等硝基類溶媒；環丁碸、3-甲基環丁碸、二甲基亞碸等硫類溶媒；N-甲基噁唑烷酮等。以上溶媒可以單獨使用，亦可混合兩種以上使用。為使氟化反應順利進行較推薦使用極性溶媒，上述溶媒中又以酯類溶媒及/或腈類溶媒較佳，尤其是丁腈、異丁腈、戊腈、乙酸乙酯、乙酸異丙酯以及乙酸丁酯。另外，考量純化的作業性，以沸點低，與水可形成兩層狀態的溶媒為佳。

氟化反應結束後，可使用¹⁹ F核磁共振分析進行確認。反應時氟素所造成的化學位移會形成尖峰，並且該尖峰的相對強度(積分值)會增加。因此可利用¹⁹ F-核磁共振分析一方面追蹤反應進行狀態，一方面確認氟化反應是否結束。此外，反應時間太長時，副作物的生成會增加，因此目標物尖峰的相對強度到達最高時(例如反應開始6~12小時)，建議結束氟化反應。

[陽離子交換工程]

接著說明陽離子交換工程。將氯磺醯基亞胺類或氟磺醯基亞胺或其鹽類(以下有時稱為氟磺醯基亞胺類)與所欲的陽離子鹽類進行反應，使其進行陽離子交換。陽離子較佳為鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)等鹼金屬，或是為後述的絡合陽離子。將含鹼金屬的氟磺醯基亞胺鹽使其高溫熔融或者是以合適的有機溶媒使其溶解後，可做為各類電化學裝置的離子傳導材料。另外，包含絡合陽離子的氟磺醯基亞胺鹽於常溫中可安定維持溶融狀態，很適合用於長時間使用的電化學裝置的離子傳導材料，或是作為有機合成的反應溶媒。較佳的氟磺醯基亞胺鹽為包含，例如鋰陽離子或絡合陽離子的氟磺醯基亞胺鹽。

含有鹼金屬的鹽類包括，例如，氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銣(RbOH)、氫氧化銫(CsOH)等氫氧化物；碳酸鋰(Li₂ CO₃ )、碳酸鈉(Na₂ CO₃ )、碳酸鉀(K₂ CO₃ )、碳酸銣(Rb₂ CO₃ )、碳酸銫(Cs₂ CO₃ )等碳酸鹽；碳酸氫鋰(LiHCO₃ )、碳酸氫鈉(NaHCO₃ )、碳酸氫鉀(KHCO₃ )、碳酸氫銣(RbHCO₃ )、碳酸氫銫(CsHCO₃ )等碳酸氫鹽；氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、氯化銣(RbCl)、氯化銫(CsCl)等氯化物；氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氟化銣(RbF)、氟化銫(CsF)等氟化物；甲醇鋰(CH₃ OLi)、乙醇鋰(EtOLi)等醇化物；以及乙基鋰(EtLi)、丁基鋰(BuLi)、叔丁基鋰(t-BuLi)(又，Et代表乙基、Bu代表丁基)等烷基鋰化合物等鹼金屬鹽。

另一方面，絡合陽離子可以用一般式(II)表示，即L⁺ -Rs。(式中，L代表碳、矽、氮、磷、硫或氧。R為相同或相異，氫原子、氟原子，或有機基。當R為有機基時，該原子亦可互相結合。s為2、3或4，視元素L之價數決定。另外，L-R之結合可以為單鍵或雙鍵。)。

上述R所代表之“有機基”，意指至少包含一個碳原子的取代基。前述“至少包含一個碳原子的取代基”，意指至少有一個碳原子即可，亦可另外含有鹵素原子或異質原子等其他原子或取代基等。具體的取代基包括，例如，胺基、亞胺基、醯胺基、醚基、硫醚基、酯基、羥基、醇基、羧基、氨甲醯基、氰基、雙硫基、硝基、亞硝基、磺醯基等。

一般式(II)所示之絡合陽離子，具體為下式所示： (式中的R與一般式(II)相同)。此絡合陽離子可單獨使用或兩種以上併存。具體例包括WO2009/123328號公報所述之雜環絡合陽離子、不飽和絡合陽離子、飽和環絡合陽離子，以及鏈狀絡合陽離子等。

又絡合陽離子一般式(II)L⁺ -Rs中，L較佳為氮，R較佳為氫或C₁ ~C₈ 烷基，s為4之鏈狀絡合陽離子，或下式所示五種絡合陽離子。

上式中，R₁ ~R₁₂ 為相同或相異，氫原子、氟原子，或有機基。為有機基時，該原子亦可互相結合。有機基較佳為直鏈、枝鏈、環狀的碳數1~18之飽和或不飽和烴基、碳氟基，更佳為碳數1~8之飽和或不飽和烴基、碳氟基。該類有機基亦可含有氫原子、氟原子、氮原子、氧原子、硫原子或胺基、亞胺基、醯胺基、醚基、酯基、羥基、羧基、氨甲醯基、氰基、磺酸基、硫基等官能基。較佳為R₁ ~R₁₂ 含有氫原子、氟原子、氰基以及磺酸基等之任一種以上。另外，兩個以上有機基結合時，該結合可為有機基的主鏈之間的結合，亦可為有機基的主鏈與上述官能基之間的結合，或者亦可為官能基之間的結合。

上述鏈狀絡合陽離子可包括，例如，四甲基胺、四乙基胺、四丙基胺、四丁基胺、四庚基胺、四己基胺、四辛基胺、三乙基甲基胺、甲氧基乙基二乙基甲基胺、三甲基苯基胺、芐基三甲基胺、芐基三乙基胺、芐基三丁基胺、二甲基二硬脂胺、二芳基二甲基胺、(2-甲氧基乙氧基)甲基三甲基胺、二乙基甲基(2-甲氧基乙基)胺、四(五氟乙基)胺等四級胺類、三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺、二乙基甲基胺、二甲基乙基胺、二丁基甲基胺等三級胺類、二甲基胺、二乙基胺、二丁基胺等二級胺類、甲基胺、乙基胺、丁基胺、己基胺、辛基胺等一級胺類、N-甲氧基三甲基胺、N-乙氧基三甲基胺、N-丙氧基三甲基胺以及銨等胺類化合物。此類列舉之鏈狀絡合陽離子中，較佳為胺、三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺、三乙基甲基胺、四乙基胺以及二乙基甲基(2-甲氧基乙基)胺。

含有上述絡合陽離子的鹽類包括，例如，前述絡合陽離子的鹵化物、氫氧化合物、碳酸化合物，以及碳酸氫化合物。另外，亦可使用在陽離子交換工程反應中會產生含絡合陽離子鹽類的化合物作為原料。

可使用於陽離子交換工程中的溶媒包括上述舉例可使用於氟化工程之溶媒。

陽離子交換工程的實施階段並無限制，可視情況於任一階段實施。例如，可於氟化工程前或氟化工程後實施，較佳為氟化工程後實施。

又，陽離子交換工程的實施次數並無限制，實施一次或兩次以上重複實施亦可。例如，進行一次陽離子交換工程使氯磺醯基亞胺類或氟磺醯基亞胺類的陽離子與鹼金屬陽離子交換，也可以進行一次陽離子交換工程得到氯磺醯基亞胺類或氟磺醯基亞胺類之絡合陽離子鹽類後，再進行第二次的陽離子交換工程得到鹼金屬鹽。

另外，不論是氟化工程或陽離子交換工程任一種，其反應溶液中所含磺醯基亞胺骨架的化合物(例如，氟磺醯基亞胺、磺醯基亞胺鹽等)之濃度較佳介於1質量百分比~70 質量百分比。濃度太高可能導致反應不均一，濃度太低則每批反應的生產性太低不符合經濟效益。濃度較佳為3質量百分比~60質量百分比，更佳為5質量百分比~50質量百分比。

又，前述氟化工程後，可增加一鹼性水溶液接觸工程。藉由該鹼性水溶液接觸工程，可去除生成物中的不純物。另外，文中的“氟化工程後”並不限於氟化工程完畢後馬上進行，氟化工程後接著進行陽離子交換之後也包含在本文“氟化工程後”之定義內。

前述鹼性水溶液可使用鹽基性物質的水溶液。鹽基性物質包含，例如，胺；包含碳原子數1~8的烷基之第一級、第二級、第三級之烷胺、碳原子數1~8的亞烷基之亞烷胺之脂肪胺；烷醇胺；環脂胺；芳香胺；上述胺類的環氧乙烷衍生物；甲脒；胍；脒；複環胺；鹼金屬、或鹼土類金屬的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、蟻酸鹽、乙酸鹽、硬脂酸鹽、棕櫚酸鹽、丙酸鹽、草酸鹽等。

[濃縮工程]

濃縮工程包含將陽離子交換工程後的反應溶液中的溶媒去除，將生成的氟磺醯基亞胺的鹼金屬溶液濃縮之工程。本發明利用(1)於反應溶液中，使氣體發泡之方法(發泡法)，及/或，(2)薄膜蒸餾法進行濃縮工程。

本發明中之濃縮工程為除了將得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬溶液(反應溶液)除去一部分的溶媒，尚包括從反應溶液中除去溶媒以得到氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的固體產物。因此，濃縮工程所得到的生成物為氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽濃縮液、氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽固體(粉體)、或含部份氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽固體之濃縮液(濃稠狀溶液)。

首先說明(1)採用發泡法的濃縮工程。發泡法為將氣體流入反應溶液中以增加蒸發面積，促進反應溶媒的蒸發，可快速從反應溶液中去除反應溶媒。在此濃縮工程中使用的反應裝置、導入氣體的方式、排放反應溶媒的裝置等並無特別限制。可使用例如，槽型反應器、可減壓之槽型反應器等。

流入反應溶液中的氣體可使用氦氣、氮氣、氬氣等惰性氣體，乾燥空氣、以及該類氣體之混合。考量製品品質與安全面，較佳為氮氣。流入反應溶液的氣體量係視反應溶液中的氟磺醯基化合物(氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽)濃度來決定，較佳為，例如，每公克氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液為0.001毫升/分~10000毫升/分，更佳為0.05毫升/分~1000毫升/分，再更佳為0.05毫升/分~100毫升/分。再者，為促進反應溶媒的蒸發，流入反應溶液的氣體氣泡的直徑越小越佳。形成氣泡的方法並無特別限制，可為例如，供應氣體的玻璃過濾器等利用通過過慮器時形成氣泡，也可使用微氣體產生裝置等產氣裝置。

另外，為進一步提高氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的濃縮效率，可一邊加熱反應溶液一邊進行濃縮工程。加熱溫度可視反應溶媒的種類調整，為防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽分解，較佳為30℃以上，150℃以下。更佳為50℃以上，又更佳為120℃以下。溫度太低將無法有效率的除去反應溶媒，另一方面，溫度太高則可能導致氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽分解。

採用發泡法之濃縮工程之其他條件(例如，使流入反應溶液的氣體發泡所使用的噴嘴口徑等)並無特別限制。上述以外的條件可依照使用裝置的大小，或反應溶液中氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽濃度進行適當調整即可。

接著說明(2)採用薄膜蒸餾法的濃縮工程。

薄膜蒸餾法係指形成被處理液薄膜，將其加熱，使被處理液中所含的成分分為蒸發部分與非蒸發部分之方法。因此，採用薄膜蒸餾法的濃縮工程為利用薄膜蒸餾將陽離子交換工程後的反應溶液自溶媒中分離，以濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液。

使用薄膜蒸餾器實施上述濃縮工程。薄膜蒸餾器只要包含形成反應溶液薄膜、將該薄膜加熱、回收蒸發部分(反應溶媒)、回收非蒸發部分(氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽)等步驟之裝置即可。另外，也可具備從薄膜蒸發器流出的濃縮液再度導回薄膜蒸餾器之循環步驟，如此就可重覆進行濃縮。

形成薄膜的方法並無特別限制，可使用任一習知方法，例如，流下式、離心式、攪拌式、迴轉式、刀片式、上昇式等。薄膜蒸餾器的具體例包括，例如，“短行程蒸餾裝置(UIC GmbH公司製)”、“低黏度液用薄膜蒸發機 WIPRENE(註冊商標)”、“高黏度液用薄膜蒸發機EXEVA(註冊商標)”(株式會社神鋼環境對策製)、“離心薄膜蒸發器KONTRO”、“傾斜翼KONTRO”、“離心薄膜蒸發器SEVCON(註冊商標)”(以上均為株式會社日立設備工業技術製)、“薄膜蒸發機HI-EVAOLATOR(註冊商標)”(株式會社櫻製作所製)、“薄膜蒸餾器”、“viscon”、“filmtruder”(以上為木村化工機株式會社製)、“薄膜蒸發裝置Hi-U Brusher”、“EVA reactor”、“Recovery”(以上為關西化學機械製作株式會社製)、“NRH”(日南機械株式會社製)、“離心式薄膜真空蒸發裝置Evapor(註冊商標)”(株式會社大川原製作所製)等。

薄膜蒸餾的溫度可視反應溶媒做適當設定。為防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽分解，較佳為30℃以上，150℃以下，更佳為40℃以上，又更佳為50℃以上，再更佳為120℃以下，尤其更佳為110℃以下。薄膜溫度太低將無法有效率的除去反應溶媒，另一方面，溫度太高則可能導致氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽分解。又，採用薄膜蒸餾法時，提供氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的熱量較佳亦於上述範圍。

再者，為進一步提升氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的濃縮效率，可一邊將氣體流入薄膜蒸餾器一邊進行濃縮工程，氣體可為氮氣、氬氣等惰性氣體，較佳使用氮氣。

使用薄膜蒸餾法的濃縮工程之其他條件並無特別限定。例如，薄膜蒸餾器內的反應溶液的提供速度、使用裝置的大小，均可依照反應溶液中的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之濃度進行調整。

不論是採用發泡法或是薄膜蒸餾法，為有效率的實施濃縮工程，可以在減壓環境中進行濃縮工程。藉由控制減壓度可以在低溫下也有效地去除反應溶媒，並且也防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的分解。減壓度可視反應溶媒種類進行適當調整並無特別限制，較佳為，例如40千帕以下，更佳為15千帕以下，再更佳為5千帕以下。

又於反應溶媒量多的時候，於濃縮工程前可以先去除部分的反應溶媒。當氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽相對於反應溶媒的量在150質量百分比以下時，氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與溶媒的相互作用將變明顯導致難以從反應溶液中去除反應溶媒，因此儘可能事先減少反應溶液量以確保濃縮工程能有效率地實施。濃縮工程可以先後實施上述發泡法、薄膜蒸餾法(並無特定實施先後順序)，也可以僅實施任一方法。另外為防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的熱分解，較佳為實施可以較短時間進行濃縮的薄膜蒸餾法。

為避免濃縮工程中的加熱導致氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽分解，實施上述發泡法、薄膜蒸餾法任一種時，加於濃縮工程中的熱量較佳為每公克氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽為1,000,000焦耳以下，更佳為500,000焦耳以下，又更佳為100,000焦耳以下。另外，上述熱量並不包含實施濃縮工程前為除去部分反應溶液而加於反應溶液的熱量。

本發明中之反應工程中，加於反應溶液的熱量視為加於氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之熱量。上述熱量之計算，可根據濃縮工程的裝置消費電力(參考製造商提供的數據即可)、反應溶液中所含的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的量以及加熱時間求出。具體而言，先算出濃縮工程中加於反應溶液的熱量，再將其換算成加於每公克氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的熱量即可。

[乾燥、粉體化工程]

濃縮工程所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽濃縮液可直接作為產品，如果為了提高保存時的穩定性，或者是為了方便產品流通，亦可將氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽進行粉體化(粉體化、乾燥工程)。又如果於濃縮工程中得到固體狀態的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，可直接將其置於乾燥裝置中進行乾燥，或者亦可將其溶解於可溶溶媒後，再進行乾燥、粉體化工程。

氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之乾燥、粉體化方法並無特別限制，包括，例如，(1)繼續進行上述濃縮工程直到析出氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，再將其分離、乾燥之粉體化方法，(2)將濃縮工程得到的濃縮液直接分離、乾燥使其粉體化，或視需要降溫至30℃以下靜置，使氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽析出後，再分離、乾燥使其粉體化，(3)添加溶媒至濃縮液中以析出氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，將其過濾分離、乾燥使其粉體化等之方法。

上述(3)可使用之溶媒為上述反應溶液以外之溶媒，使氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，只要不易使氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽產生溶媒混合現象即可使用。具體而言，可使用於 (3)方法的溶媒包括，例如，甲苯、o-二甲苯、m-二甲苯、p-二甲苯、乙苯、異丙苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,3-三甲基苯、氯苯、二氯苯等芳香族碳氫溶媒、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十氫萘、二氯甲烷等脂肪族碳氫溶媒。另外，相對於濃縮液為1單位質量，加入此類溶媒量為20倍單位質量以下，較佳為10倍單位質量以下。

接著利用傾斜法、離心分離法、過濾法等方法將析出的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與反應溶媒等分離、乾燥。氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的乾燥方法並無特別限定，可使用習知乾燥裝置。乾燥溫度較佳介於0℃~100℃，更佳為10℃以上，又更佳為20℃以上，再更佳為80℃以下，尤其更佳為60℃以下。

又，氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之乾燥可於乾燥裝置中一邊提供氣體一邊進行。可使用的氣體可為濃縮工程所使用的氣體，例如氮氣、氬氣等惰性氣體或乾燥空氣。

[回收工程]

本發明之製造方法可以設置一將上述各工程的生成物中分離出的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽或含有磺醯基亞胺骨架的化合物之回收工程。尤其是針對採用薄膜蒸餾法之濃縮工程所排出的廢液，或上述粉體化、乾燥工程所析出的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽後所剩下的溶液(母液)中仍含有溶解的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，藉由回收可以提升氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的回收率。

再者，上述乾燥、粉體化工程所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之純度過低時，可以單獨將其純化，亦可將固體狀態(粉體)的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與回收溶液(即上述廢液或母液)混合。上述乾燥、粉體化工程即相當於晶析、再沉澱法等純化步驟，再從廢液、母液中回收氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之同時，亦可提升氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之純度。

又，回收的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的純化方法並無特別限制，可以將各工程回收的溶液單獨純化，或是混合後再進行氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之回收。另外，回收溶液也可再用於離子交換工程、濃縮工程、粉體化、乾燥工程之任一項工程。又從生產性的觀點來看，回收溶液較佳可以用於濃縮工程。

上述方法所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽可視需要進行純化工程以提升其純度。純化工程可使用任一種習知純化工程。

<電解液>

本發明亦包括含上述氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與媒介物之電解液。如前述，由於本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽降低不純離子與水分含量，所以不容易產生電解液分解情形。因此，本發明之電解液可於電化學裝置中作為離子傳導體，並且可長期維持電化學裝置之安定特性。

上述媒介物可為非質子性溶媒、高分子等。非質子性有機溶媒較佳具有高電容率、高電解質鹽類(氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽、下述之其他電解質)溶解性、沸點為60℃以上，且具有廣域電化學安定範圍之溶媒。更佳為水分含量低之有機溶媒(非水系溶媒)。具體而言，含水量較佳為250ppm以下，更佳為100ppm以下，又更佳為50ppm以下。水分含量低之有機溶媒可使用市售的脫水溶媒。此類有機溶媒包括，例如，乙二醇二甲醚(1,2-二甲氧基乙烷)、乙二醇二乙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、2,6-二甲基四氫呋喃、四氫吡喃、冠狀醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊環等醚類；碳酸甲酯、碳酸甲乙酯(甲酯乙酯碳酸鹽)、碳酸二乙酯(二乙酯碳酸鹽)、碳酸二苯酯、苯碳酸甲酯等鏈狀碳酸酯類；碳酸乙烯酯(乙烯酯碳酸鹽)、碳酸丙烯酯(丙烯酯碳酸鹽)、2,3-二甲基碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯酯、2-碳酸乙烯亞乙酯等環狀碳酸酯類、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸、丙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸正戊酯等脂肪族羧酸酯類；苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯等芳香族羧酸酯類；γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯等羧酸酯類；磷酸三甲酯、磷酸乙基二甲酯、磷酸二乙基甲酯、磷酸三乙酯等磷酸酯類；乙腈、丙腈、甲氧基丙腈、戊二腈、己二腈、2-甲基戊二腈、戊腈、丁腈、異丁腈等腈類；N-甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮等胺類；二甲基碸、甲基乙基碸、二乙基碸、環丁碸、3-甲基環丁碸、2,4- 二甲基環丁碸等硫化物類；乙二醇、丙二醇、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚等醇類；二甲基亞碸、甲基乙基亞碸、二乙基亞碸等亞碸類；苯腈、甲苯腈等芳香族腈類；硝基甲烷、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氫-2(1H)-嘧啶酮、3-甲基-2-噁唑烷酮等。以上的一種或兩種以上為佳，這其中又以碳酸酯類、脂肪族羧酸酯類、羧酸酯類、醚類為較佳，碳酸酯類為更佳。

可做為媒介物的高分子包括，例如，聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯等聚醚類高分子、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等甲基丙烯類高分子、聚丙烯腈(PAN)等腈類高分子、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯等氟素高分子，以及該共聚合體等。另外，本發明所使用之媒介物也可為上述高分子與其他有機溶媒混合之高分子膠體。其他有機溶媒可以為，例如，上述非質子性溶媒。

使用上述高分子膠體作為媒介物時，電解液的製造方法可利用習知方法將氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽等電解質溶於上述非質子性溶媒，使其滴下於高分子膜上，以使電解液及非質子性溶媒浸染、擔載之方法；在高分子融點以上之溫度使高分子與電解質溶融、混合後成膜，使非質子性溶媒浸染之方法；事先將溶於非質子性溶媒之電解質溶液與高分子混合後，利用溶鑄法或塗覆法進行成膜、使非質子性溶媒揮發之方法(以上，膠體電解質)；或是在高分子融點以上之溫度使高分子與電解質溶融、混合後成形(本質型高分子電解質)之方法等。

每電解質(氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與其他電解質)與媒介物的合計量為100值量單位時，媒介物的使用量較佳為50質量單位~99.9質量單位，更佳為60質量單位~99.5質量單位，又更佳為70質量單位~99質量單位。媒介物量過少則難以得到充分的離子傳導度，而量過多時，溶液的揮發將造成離子傳導材料中的離子濃度容易產生變化，難以得到安定的離子傳導度。

本發明之電解液中的電解質，可以僅包含前述氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，或者於氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之外，亦包含其他的電解質。使用其他電解質可以增加電解液中的離子絕對含量，以提升導電度。

其他電解質較佳為於電解液具有高解離係數，又，含有不易與上述非質子性溶媒混合之陰離子為電解質。可組成其他電解質的陽離子種類包含，例如，鋰、鈉、鉀等鹼金族離子、鈣、鎂等鹼土族離子以及絡合陽離子為佳。另一方面，陰離子種類可包括六氟化磷(PF₆ ^- )、四氟化硼(BF₄ ^- )、高氯酸根(ClO₄ ^- )、四氯化鋁(AlCl₄ -)、三氰化碳(C[(CN)₃ ]^- )、二氰化氮(N[(CN)₂ ]^- )、四氰化硼(B[(CN)₄ ]^- )、雙(三氟甲基磺酸醯)亞胺根(N[SO₂ CF₃ )₂ ]^- )、三氟甲基磺酸根(CF₃ (SO₃ )^- )、三(三氟甲基磺酸醯)碳(C[CF₃ SO₂ )₃ ]^- )、六氟化砷(AsF₆ ^- )、六氟化銻(SbF₆ ^- )以及二氰基三氮唑離子(DCTA)等。這其中較佳為六氟化磷(PF₆ ^- )、四氟化硼(BF₄ ^- )，更佳為六氟化磷(PF₆ ^- )。

前述其他電解質的存在量，以氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與其他電解質合計為100質量單位時，較佳為0.1質量百分比以上、99質量百分比以下。當其他電解質量太少時，難以得到使用其他電解質的效果(例如絕對離子量不夠充分，導致導電度過小)，又其他電解質量太多時，有可能大幅阻礙離子移動。其他電解質之存在量，更佳為1質量百分比以上，又更佳為5質量百分比以上，再更佳為95質量百分比以下，尤其更佳為90質量百分比以下。

再者，本發明之電解液中的電解質濃度(氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽與其他電解質的總量)較佳為0.1質量百分比以上，又較佳為飽和濃度以下。當低於0.1質量百分比時，離子傳導度太低而不適宜。更佳為0.5質量百分比以上，又更佳為1質量百分比以上。且電解液中的電解質濃度，較佳低於50質量百分比以下，更佳低於40質量百分比以下，又更佳低於30質量百分比以下。

本發明之電解液之硫酸根離子含量較佳為1500ppm以下。上述硫酸根離子對本發明電解液而言為不純物，該不純物含量多時，本發明之電解液用於蓄電裝置時難以得到期待的特性。本發明之電解液中的硫酸根離子量更佳為500ppm以下，又更佳為250ppm以下。又硫酸根離子的含量愈低越佳，雖然最佳為0ppm，然而其含量下限於0.5ppm程度即可接受，又1ppm以下亦可。於此範圍內便不易產生上述問題。

本發明之電解液除減少硫酸根離子含量以外，較佳也儘量減少水、溶媒、氟離子、氯離子、鉀離子之含量。具體而言，本發明之電解液中，水的含量較佳為250ppm以下，更佳為150ppm以下，再更佳為50ppm以下。殘留溶媒的含量於本發明組成物中較佳為2000ppm以下，更佳為1500ppm以下。本發明電解液中的氟離子含量較佳為500ppm以下，更佳為400ppm以下，再更佳為150ppm以下。本發明電解液中的氯離子含量較佳為100ppm以下，更佳為50ppm以下。本發明電解液中的鉀離子含量較佳為5000ppm以下，更佳為4000ppm以下，又更佳為2000ppm以下，再更佳為500ppm以下，再更佳為250ppm以下，再更佳為100ppm以下，最佳為50ppm以下。

另外雖然本發明之電解液中的水、溶媒、氟離子、氯離子、鉀離子之個別含量最佳為0ppm，但例如下限各為0.5ppm程度即可接受，又1ppm也可接受。只要水、溶媒、氟離子之含量為上述範圍以內，本發明之電解液用於各種電化學裝置便不易發生因不純物質所導致的問題。

再者，本發明之電解液中包含的媒介物不屬於上述殘留溶媒。亦即，上述殘留溶媒所包含的溶媒為氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造工程中使用的反應溶媒或水。此外，即便製造工程中所使用的溶媒與包含於電解液媒介物的溶媒為同一種類，該溶媒亦不視為包含在殘留溶媒之內。

本發明之電解液中所含有的上述離子、水、殘留溶媒的含量，可利用ICP發光分光分析法、離子質譜分析、卡爾費雪水分計、氣體質譜分析方式測定。

實施例

以下列舉實驗例具體說明本發明，唯本發明不受以下實驗例之限制，只要於符合前述、下述要旨範圍內所進行之任何適當變更，均包含於本發明之技術範圍內。

[核磁共振分析測定]

¹ H核磁共振分析、¹⁹ F核磁共振分析之測定係使用瓦里安(Varian)公司所製“Unity Plus-400”。(內部標準物質：三氟甲苯，溶媒：重乙腈，累計次數：16次)。

[ICP發光分光分析法]

以下述例子中得到的氟磺醯基亞胺鹽0.1克與超純水9.9克混合形成濃度1質量百分比之水溶液當作測定樣本，使用多類型ICP發光分光分析裝置(島津製作所製“ICPE-9000”)。

實驗例1 實驗例1-1 [氟化工程]

使用具有攪拌裝置的派熱克斯玻璃(PYREX(註冊商標))製的反應容器A(內容量為10公升)，於氮氣氣流下加入乙酸丁酯1800公克，於室溫(25℃)中滴下200公克(934毫莫耳)之雙(氯磺醯基)亞胺。

將得到的雙(氯磺醯基)亞胺的乙酸丁酯溶液於室溫中，一次加入氟化鋅101公克(982毫莫耳，相對雙(氯磺醯基)亞胺為1.05當量)，於室溫中持續攪拌六小時直到其完全溶解。

[陽離子交換工程1-銨鹽之合成]

使用具有攪拌裝置的派熱克斯玻璃(PYREX(註冊商標))製的反應容器B(內容量為10公升)，加入25質量百分比之氨水540公克(7928毫莫耳，相對雙(氯磺醯基)亞胺為8.49當量)。一邊攪拌氨水，一邊於室溫中將反應溶液A的反應溶液滴下至反應容器B內。當反應溶液滴下結束後，停止攪拌，自分為水層與乙酸丁酯層之反應溶液中，除去含有氯化鋅等副生成物之水層。以得到有機層中的銨雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液。將得到的有機層作為樣本，進行¹⁹ F核磁共振分析測定(溶媒：重乙腈)。所得到的圖表中，將當作內部標準物質之三氟甲苯的量，以及其尖峰之積分值，與目的生成物的尖峰積分值進行比較，便可以求出有機層中的銨雙(氟磺醯基)亞胺之粗回收量(756毫莫耳)。¹⁹ F核磁共振分析(溶媒：重乙腈)：δ 56.0

[陽離子交換工程2-鋰鹽的合成]

相對於有機層中所含的銨雙(氟磺醯基)亞胺，加入15質量百分比之氫氧化鋰水溶液242公克(鋰為1516毫莫耳)使鋰的量達到2當量，於室溫中攪拌10分鐘。之後從反應溶液中去除水層，得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液。

將得到的有機層作為樣本，進行ICP發光分光分析，以確認氟磺醯基亞胺之銨離子已被交換成鋰離子。另外，有機層中的鋰雙(氟磺醯基)亞胺濃度為7質量百分比(回收量：127公克，回收率73%)。

又，將得到的有機層作為樣本，利用¹⁹ F核磁共振分析 (溶媒：重乙腈)將測定圖表中的內部標準物質三氟甲苯的量及其尖峰之積分值，與目的生成物的尖峰積分值進行比較，便可以求出測定氟磺醯基亞胺之濃度。

[濃縮工程]

首先將陽離子交換工程所得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液加入旋轉蒸發裝置(「REN-1000」岩城公司製)，於減壓環境中去除溶媒，得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液282公克(濃度45質量百分比)。

接著將含有氣體導入管與減壓裝置的旋轉蒸發裝置(「REN-1000」岩城公司製)，與裝有濃度45質量百分比之鋰雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液200公克之燒瓶(容量：500毫升)相連結。一邊以500毫升/分的速度將氮氣吹入燒瓶中的液體，一邊於設定溫度60℃的恆溫水槽中加熱並開始旋轉(100rpm)。之後，慢慢將裝置內壓力減至933帕，進行12小時的濃縮工程。得到的液體為72質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為72,000焦耳。

[粉體化、乾燥工程]

將得到的濃縮液125公克中加入甲苯125公克，於25℃中靜置一小時，析出鋰雙(氟磺醯基)亞胺固體，濾取所得到的固體，將其於50℃真空乾燥得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺(回收量：68公克、回收率：76%(濃縮工程))。

實驗例1-2

將外徑15毫米的試驗管與氣體導入管以及減壓裝置相連結。於試驗管中加入實驗例1-1陽離子交換工程2所得到濃度為45質量百分比之鋰雙(氟磺醯基)亞胺的乙酸丁酯溶液5公克，然後將試驗管中的壓力慢慢減壓至2666帕。維持該減壓度並於標準狀態下一邊吹入流量1毫升/分的氮氣至管內的液體中，一邊於65℃的恆溫水槽中加熱進行濃縮。經過2.5小時後，得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液濃度為85質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為17,000焦耳。

實驗例1-3

將濃縮工程中的氮氣改為空氣(供應速度為標準狀態下1毫升/分)，恆溫水槽的溫度變更為75℃，減壓度為667帕，其餘條件與實驗例1-2相同製造鋰雙(氟磺醯基)亞胺。在此濃縮工程的實施時間為2小時，得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液濃度為88質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為15,000焦耳。

實驗例1-4

將濃縮工程中的氮氣改為空氣(供應速度為標準狀態下1毫升/分)，恆溫水槽的溫度變更為50℃，減壓度為667帕，其餘條件與實驗例1-2相同製造鋰雙(氟磺醯基)亞胺。在此濃縮工程的實施時間為10小時，得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液濃度為84質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為50,000焦耳。

實驗例1-5

濃縮工程中不吹入氮氣，恆溫水槽的溫度變更為50℃，減壓度為667帕，其餘條件與實驗例1-2相同進行20小時濃縮工程，得到的溶液濃度為60質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為100,000焦耳。

表1顯示實驗例1-1~1-5的濃縮條件與結果。圖1顯示實驗例1-2~1-5的結果。圖1將濃縮時間相對於反應溶媒量進行圖表化。

由實驗例1-2~1-4與實驗例1-5相比較，可得知本發明之一邊發泡一邊實施濃縮工程之方法，可以短時間內濃縮生成物之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。另外，於減壓下進行濃縮工程，可以更有效率地濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。再者，比較實驗例1-1與1-5，可得知一邊發泡一邊實施濃縮工程即使規模擴大亦能有效率的濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。

實驗例2 實驗例2-1 [氟化工程]

使用具有攪拌裝置的派熱克斯玻璃(PYREX(註冊商標))製的反應容器A(內容量為5公升)，於氮氣氣流下加入乙酸丁酯900公克，於室溫(25℃)中滴下100公克(467毫莫耳)之雙(氯磺醯基)亞胺。

將得到的雙(氯磺醯基)亞胺的乙酸丁酯溶液於室溫中，一次加入氟化鋅50.5公克(491毫莫耳，相對雙(氯磺醯基)亞胺為1.05當量)，於室溫中持續攪拌六小時直到其完全溶解。

[陽離子交換工程1-銨鹽之合成]

用具有攪拌裝置的派熱克斯玻璃(PYREX(註冊商標))製的反應容器B(內容量為1公升)，加入25質量百分比之氨水270公克(3964毫莫耳，相對雙(氯磺醯基)亞胺為8.49當量)。一邊攪拌氨水，一邊於室溫中將反應溶液A的反應溶液滴下至反應容器B內。當反應溶液滴下結束後，停止攪拌，自分為水層與乙酸丁酯層之反應溶液中，除去含有氯化鋅等副生成物之水層。以得到有機層中的銨雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液。將得到的有機層作為樣本，進行¹⁹ F核磁共振分析測定(溶媒：重乙腈)。所得到的圖表中，將當作內部標準物質之三氟甲苯的量，以及其尖峰之積分值，與目的生成物的尖峰積分值進行比較，便可以求出有機層中的銨雙(氟磺醯基)亞胺之粗回收量(378毫莫耳)。¹⁹ F核磁共振分析(溶媒：重乙腈)：δ 56.0

[陽離子交換工程2-鋰鹽的合成]

相對於有機層中所含的銨雙(氟磺醯基)亞胺，加入15質量百分比之氫氧化鋰水溶液121公克(鋰為758毫莫耳)使鋰的量達到2當量，於室溫中攪拌10分鐘。之後從反應溶液中去除水層，得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液。

將得到的有機層作為樣本，進行ICP發光分光分析，以確認氟磺醯基亞胺之銨離子已被交換成鋰離子。另外，有機層中的鋰雙(氟磺醯基)亞胺濃度為7質量百分比(回收量：63.5公克，回收率73%)。

又，將得到的有機層作為樣本，利用¹⁹ F核磁共振分析(溶媒：重乙腈)將測定圖表中的內部標準物質三氟甲苯的量及其尖峰之積分值，與目的生成物的尖峰積分值進行比較，便可以求出測定氟磺醯基亞胺之濃度。

[濃縮工程]

首先將陽離子交換工程所得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液加入旋轉蒸發裝置(「REN-1000」岩城公司製)，於減壓環境中去除溶媒，得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液141公克(濃度45質量百分比)。

接著使用短行程蒸餾裝置(型號“KDL1”，攪拌式，蒸發面積：0.01平方公尺，UIC GmbH公司所製)，於加熱面溫度(薄膜溫度)100℃，壓力1.333千帕，軸輪旋轉數300rpm之條件下，以2克/分之供應速度提供45質量百分比之鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液120克於裝置內，實施薄膜蒸餾後停止裝置，抽出濃縮液。所得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液濃度為80質量百分比，濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為20,000焦耳。

[粉體化、乾燥工程]

將得到的濃縮液67.5公克中加入甲苯600公克，於25℃中靜置一小時，析出鋰雙(氟磺醯基)亞胺固體，濾取所得到的固體，將其於50℃真空乾燥得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺(回收量：38公克、濃縮工程回收率：56%)。此時，濾液中含有相當於濃縮工程回收率44質量百分比之鋰雙(氟磺醯基)亞胺。又，濾液中所含之鋰雙(氟磺醯基)亞胺可以再次回收進行濃縮工程、粉體化、乾燥工程。

實驗例2-2

將濃縮工程中的薄膜溫度變更為75℃，其餘條件與實驗例2-1相同製造鋰雙(氟磺醯基)亞胺。在此鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液的供應速度為2克/分(薄膜蒸餾時間：1小時)，濃縮工程所得到的溶液濃度為63質量百分比。又濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為15,000焦耳。

實驗例2-3

將濃縮工程中的薄膜溫度變更為50℃，其餘條件與實驗例2-1相同製造鋰雙(氟磺醯基)亞胺。在此鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液的供應速度為2克/分(薄膜蒸餾時間：1小時)，濃縮工程所得到的溶液濃度為58質量百分比。又濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為10,000焦耳。

實驗例2-4

將短行程蒸餾裝置換成旋轉蒸發裝置(「REN-1000」岩城公司製)。將裝有濃度為45質量百分比之鋰雙(氟磺醯基)亞胺之乙酸丁酯溶液10克之燒瓶與旋轉蒸發裝置相連結，恆溫水槽的溫度設定為50℃，一邊加熱一邊旋轉(100rpm)。裝置內減壓至667帕，實施濃縮工程20小時，所得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液濃度為60質量百分比。濃縮工程中所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為100,000焦耳。

將實驗例2-1~2-3與實驗例2-4相對照，可發現含有薄膜蒸餾濃縮工程之實驗例2-1~2-3，相較於未採用薄膜蒸餾法之實驗例2-4，可以於較短時間內濃縮生成物之鋰雙(氟磺醯基)亞胺。

實驗例3

與實驗例2-1同樣進行氟化工程及陽離子交換工程1、2，將得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液加入旋轉蒸發裝置(「REN-1000」岩城公司製)，於減壓環境下去除溶媒，得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺溶液140公克(濃度45質量百分比)。將所得到的溶液倒入塗佈鐵氟龍(註冊商標)之不鏽鋼盤(長：29公分、寬22公分、高5公分)，將其放入棚板式乾燥機，設定溫度50℃、減壓度150帕，乾燥七天。得到鋰雙(氟磺醯基)亞胺固體(回收量：63公克)。濃縮時所提供熱量為相對於每1公克鋰雙(氟磺醯基)亞胺為1,200,000焦耳。

實驗例4

依照下述方法，測量實驗例2-1與實驗例3所得到氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之耐熱性(質量減少率、2%質量減少溫度)以及不純物含量。

依照上述方式進行核磁共振測定，確認實驗例2-1與實驗例3所得之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中並不含有未反應之原料或反應中間化合物，兩者均為氟化、陽離子交換後之產物。

[耐熱性1質量減少率]

量取20毫克樣本置於鋁盤中，使用熱重分析/熱示差分析儀(EXSTAR TG/DTA6200)、SII科技株式會社製)於乾燥空氣氣流下(流量200毫升/分)，測定溫度範圍25℃~450℃，以升溫速度10℃/分加熱，觀察其質量減少情形。

另外，耐熱性1,2所使用的樣本利用平沼產業株式會社所製之“AQ-2000”進行水分含量測定，各為64ppm、68ppm。

[不純物含量]

上述實驗例所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽0.01公克加入超純水(超過16.2Ω cm)稀釋成1000倍作為測定溶液，使用離子質譜分析系統ICS-3000(日本戴安(DIONEX)株式會社製)測量氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中所含的鹵素離子(氟離子、氯離子)，以及硫酸根離子(SO₄ ^2- ) 之含量。

分離模式：離子交換

溶離液：7~20毫莫耳氫氧化鉀水溶液

檢測器：導電度檢測器

管柱：陰離子分析用管柱Ion PAC AS-17C(日本戴安株式會社製)

另外，鉀離子、鈉離子及鋅離子量使用上述ICP發光分光分析法測定。

由表2得知，相較於實驗例2-1，利用棚板式乾燥機進行濃縮、乾燥的實驗例3之氟磺醯基亞胺含有較多量的不純物，耐熱性也較低。這是因為棚板式乾燥機需要長時間加熱才能夠去除氟磺醯基亞胺中的溶媒並乾燥(7天)。設想應該是由於此時氟磺醯基亞胺會稍微分解，產生的分解生成物導致氟磺醯基亞胺的耐熱性降低。

相對於此，採用本發明方法之實驗例2-1，相較於實驗例3之氟磺醯基亞胺之耐熱度提升了30℃以上。另外，濃縮工程採用薄膜蒸餾法之實驗例2-1，其氟磺醯基亞胺於100℃維持8小時之後其質量減少為0%。

此乃由於相對於實驗例3，實驗例2-1的氟磺醯基亞胺乾燥加熱時間較短，可抑制其生成物之分解，較不容易因為分解生成物(不純物)而導致生成物之分解，因此具有良好的耐熱性。

實驗例5

與實驗例2-1同樣進行氟化工程以及陽離子交換工程1、2，得到氟磺醯基亞胺的乙酸丁酯溶液。

實驗例5-1~5-6之各實驗例，與實驗例2-1同樣進行氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的濃縮工程、乾燥、粉體化工程。

同於實驗例4，測量所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的不純物含量。又水的含量以下述方法測量。結果如表3所示。實驗例2-1、實驗例3的結果也一併於表3表示。

再者，上述核磁共振測定中，實驗例5-1~5-6所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中並不含有未反應之原料或反應中間化合物，兩者均為氟化、陽離子交換後之產物。

[水分含量]

使用平沼產業(株)所製之卡爾費雪水分測定裝置“AQ-2100”。測定樣本取各實驗例得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽0.3公克，以甲醇稀釋10倍調製而成。又，樣本的調製以及測定等一連串的操作均在乾燥室(溫度：25℃，露點：-70℃~-50℃)進行。視樣本水分含量調整樣本注入量介於0.1毫升~3毫升。陽極液使用“Hydranal-Coulomat AK”(西格瑪奧瑞奇公司製)，陰極液使用“Hydranal-Coulomat CG-K”(西格瑪奧瑞奇公司製)。使用注射器將樣本注入樣本注入口，以避免與外氣接觸。測定稀釋用甲醇的水分含量，將樣本溶液的水分含量(測定值)減去甲醇的水分含量，即可得到氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的水分含量。

表3中的回收率表示濃縮工程的回收率。又，實驗例5-3~5-6、5-15~5-16以及實驗例3的回收率並沒有計算。另外，“純度100%”表示¹⁹ F-核磁共振分析(溶媒：重乙腈)所得到的圖表中，除了氟磺醯基亞胺以及內部標準物質的尖峰之外，沒有觀察到其他尖峰的存在。

表3顯示，與由棚板式乾燥機進行濃縮、乾燥的實驗例3的鋰雙(氟磺醯基)亞胺相比較，採用薄膜蒸餾濃縮工程之實驗例5-1~5-16，其不純物的量減少。顯示本發明之方法可以抑制不純物之生成，得到各種不純物量均很低之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。

再者，於實驗例5中，任一實施例之不純物離子含量雖少，各實施例之間的離子含量有些許差異。這是因為氟磺醯基亞胺易受到熱影響，即便是同樣操作也多少會發生不純物生成量的差異。

實驗例6

將實驗例2-1、3以及5所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽中所含之殘留溶媒量以下述方法進行測定。

[殘留溶媒量]

將上述實驗例所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽0.05公克加入二甲基亞碸水溶液(二甲基亞碸/超純水=20/80，體積比)200微升，20質量百分比之氯化鈉水溶液2毫升作為測定溶液，加入安瓶後密閉，利用頂空氣體質譜分析(Headspace gas chromatography)系統(“Agilent 6890”，安捷倫公司製)測定殘留溶媒量。

裝置：Agilent 6890

管柱：HP-5(長：30公分，管柱內徑：0.32毫米、膜厚：0.25微米)(安捷倫公司製)

管柱溫度條件：60℃(維持2分鐘)，以30℃/分速度升溫至300℃，300℃(維持2分鐘)。

頂空條件：80℃(維持30分鐘)

噴射器溫度：250℃

檢測器：FID(300℃)

結果如表4所示，另外，實驗例2-1及實驗例3的殘留溶媒量也一併於表4表示。

表4,5中利用本發明之方法，可以抑制不純物的生成，與使用棚板式減壓乾燥機的實驗例3可以相同程度地降低殘留溶媒量。

實驗例7

與實驗例4相同方法，測量實驗例5所得到的氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之耐熱性(質量減少率、2%質量減少溫度)。其結果如表6所示。為方便比較，將各實驗例的不純物量，以及實驗例2-1、實驗例3的結果也一併於表5中表示。

使用薄膜蒸餾法進行濃縮工程的實驗例5-3、5-5、5-13可以抑制不純物的生成，且生成的鋰雙(氟磺醯基)亞胺具有良好的耐熱性。

實驗例8

將實驗例2-1所得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺1公克溶於碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯的混合溶液9公克(體積比50/50)，製成電解液1。使用同樣方法將實驗例3得到的鋰雙(氟磺醯基)亞胺做成電解液2。

電解液1,2各裝入20毫升的褐色試管瓶中密閉，以防止外部水分的進入。將裝有電解液的試管瓶放置於25℃環境下保存2個月，評估電解液1，2隨時間產生的變化。

實驗例2-1的生成物當做原料製成的電解液1並無發現有外觀上的變化，為透明無色液體，實驗例3的生成物當作原料所製成的電解液2為黃橙色液體。另外，遵照上述不純物含量的測量方式，將保存前後的電解液1,2以超純水稀釋後利用離子質譜分析測量不純物含量，其結果如表6所示。

如表6所示，實驗例2-1所得到的電解液1之氟離子量為2ppm(保存前為1ppm)，硫酸根離子量為14ppm(保存前為14ppm)，幾乎與保存前相同。然而，實驗例3所得到的電解液2，氟離子量為153ppm(保存前為122ppm)，硫酸根離子量為413ppm(339ppm)，與保管前相比較不純物增加。由此結果可知，本發明之電解液具有較優越的保存安定性。

產業利用可能性

使用本發明之方法，即便擴大規模，也能夠迅速從反應溶液中去除溶媒，有效率地製造氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。另外，本發明方法不需要高溫加熱，可以防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽產生熱分解導致回收率下降，其結果可以防止氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的耐熱性降低。另外，本發明之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，降低了各種不純物含量，因此很適合作為離子傳導物用於各種電化學裝置。本發明之製造方法很適合用於工業上製造氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽。

第1圖顯示實驗例1-2~1-5的結果。

Claims

一種氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，如下式(I)所示，其中，硫酸根離子(SO₄ ^2- )的含量為3000ppm以下， [式(I)中，M^a 為鹼金屬，R^a 、R^b 為相同或相異之氟原子、或一個以上的氫原子被氟原子所取代之碳數1~6之烷基，且R^a 或R^b 至少一個為氟原子]。
一種氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，如下式(I)所示，其特徵在於：於空氣氣流下，放置於100℃ 8小時其質量減少率為2%以下，或者於空氣氣流下，從25℃起以10℃/分加溫速度進行加熱，質量減少率為2%時，溫度在210℃以上， [式(I)中，M^a 為鹼金屬，R^a 、R^b 為相同或相異之氟原子、或一個以上的氫原子被氟原子所取代之碳數1~6之烷基，且R^a 或R^b 至少一個為氟原子]。
如申請專利範圍第1或2項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中氟離子(F^- )的含量為1000ppm以下。
如申請專利範圍第3項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中水分含量在500ppm以下。
如申請專利範圍第4項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，包括4000ppm以下的殘留溶媒。
如申請專利範圍第1或2項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽為雙(氟磺醯基)亞胺的鹼金屬鹽。
如申請專利範圍第1或2項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽係選自鈉鹽、鉀鹽及鋰鹽。
如申請專利範圍第4項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽為雙(氟磺醯基)亞胺的鹼金屬鹽。
如申請專利範圍第5項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽為雙(氟磺醯基)亞胺的鹼金屬鹽。
如申請專利範圍第4項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽係選自鈉鹽、鉀鹽及鋰鹽。
如申請專利範圍第5項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽係選自鈉鹽、鉀鹽及鋰鹽。
一種電解液，包含如下式(I)所示之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽以及媒介物，其中，硫酸根離子(SO₄ ^2- )含量在1500ppm以下， [式(I)中，M^a 為鹼金屬，R^a 、R^b 為相同或相異之氟原子，或一個以上的氫原子被氟原子所取代之碳數1~6之烷基，且R^a 或R^b 至少一個為氟原子]。
如申請專利範圍第12項所述之電解液，其中，水分含量在250ppm以下。
如申請專利範圍第13項所述之電解液，包括2000ppm以下的殘留溶媒。
如申請專利範圍第14項所述之電解液，其中，氟離子含量在500ppm以下。
如申請專利範圍第12至15項任一項所述之電解液，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽為雙(氟磺醯基)亞胺的鹼金屬鹽。
如申請專利範圍第12至15項任一項所述之電解液，其中該氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽係選自鈉鹽、鉀鹽及鋰鹽。
一種氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，用於製造如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽，其特徵在於包含：於含有氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽的反應溶液中，使氣體一邊發泡一邊濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程；及/或利用薄膜蒸餾濃縮氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽溶液之工程。
如申請專利範圍第18項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其中前述濃縮工程在150℃以下進行。
如申請專利範圍第18或19項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其中前述濃縮工程在40千帕以下進行。
如申請專利範圍第18項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其中前述反應溶液所包含之反應溶媒為酯類溶媒及/或腈類溶媒。
如申請專利範圍第18項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，其中前述濃縮工程使用薄膜蒸餾進行。
如申請專利範圍第18項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，更包含將濃縮工程所得到的濃縮液於100℃以下加熱之乾燥工程。
如申請專利範圍第18或19項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，更包含於反應溶液存在下將氯磺醯基亞胺或其鹽類進行氟化工程。
如申請專利範圍第20項所述之氟磺醯基亞胺的鹼金屬鹽之製造方法，更包含於反應溶液存在下將氯磺醯基亞胺或其鹽類進行氟化工程。