WO2019229365A1 - Procede de purification d'un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide - Google Patents

Procede de purification d'un sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide Download PDF

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WO2019229365A1
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extraction
extract
raffinate
solvent
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Philippe Leduc
Grégory Schmidt
Dominique Deur-Bert
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Arkema France
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a process for purifying a bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt.
  • Anions of sulfonylimide type by their very low basicity, are increasingly used in the field of energy storage in the form of inorganic salts in batteries, or organic salts in supercapacitors or in the field of liquids ionic.
  • LiPF 6 LiPF 6
  • this salt shows numerous disadvantages such as limited thermal stability, sensitivity to hydrolysis and therefore lower battery safety.
  • new salts having the FSO 2 group have been studied and have demonstrated many advantages such as better ionic conductivity and resistance to hydrolysis.
  • LiFSI LiN (FSO 2 ) 2
  • LiFSI LiN (FSO 2 ) 2
  • the present invention relates to a process for purifying a bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt in solution in a composition C1 comprising at least one solvent S1, said process comprising at least one continuous liquid-liquid extraction step.
  • the process for purifying the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt according to the invention advantageously comprises a continuous liquid-liquid extraction step with at least one extraction solvent for extracting said lithium salt from bis (fluorosulfonyl) imide of the aforementioned composition C1.
  • lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide lithium, or lithium bis (fluorosulfonyl) imide.
  • the extraction solvent may be an aqueous solvent or an organic solvent.
  • the liquid-liquid extraction step may be carried out with a mixture of solvents, such as, for example, a mixture of an aqueous solvent and one or more organic solvent (s), or a mixture of solvents. different organic.
  • a mixture of solvents such as, for example, a mixture of an aqueous solvent and one or more organic solvent (s), or a mixture of solvents. different organic.
  • the extraction solvent is water, preferably deionized water.
  • the extraction solvent is an organic solvent selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • organic solvent selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the extraction solvent is chosen from ethers, esters and their mixtures, and preferably the extraction solvent is chosen from methyl-t-butyl ether, cyclopentylmethyl ether and ethyl acetate. propyl acetate, butyl acetate, and mixtures thereof.
  • the purification process according to the invention may further comprise one or more additional liquid-liquid extraction steps that may or may not be carried out continuously.
  • the continuous liquid-liquid extraction step may be carried out in an extractor chosen from extractive columns, and mixer-settlers.
  • extractor means equipment for carrying out the liquid-liquid extraction.
  • Mixers-settlers are well known to those skilled in the art. This is typically a single apparatus comprising a mixing chamber and a settling chamber, the mixing chamber comprising a stirring mobile advantageously allowing the mixing of the two liquid phases. In the settling chamber, phase separation is by gravity.
  • Feeding the settler chamber from the mixer chamber can be by overflow, by the bottom of the mixing chamber, or by a perforated wall between the mixer chamber and the settler chamber.
  • the extraction column may include:
  • At least one lining such as for example a loose packing and / or a structured packing. These may be Rashig rings, Pall rings, Saddle rings, Berl saddles, Intalox saddles, or marbles;
  • trays such as, for example, perforated trays, fixed valve trays, movable tray trays, cap trays, or combinations thereof;
  • packing a solid structure adapted to increase the contact area between the two liquids contacted.
  • the height and / or diameter of the extraction column typically depends on the nature of the liquids to be separated.
  • the extraction column may be static or agitated.
  • the extraction column is stirred, preferably mechanically. It comprises, for example, stirrers attached to an axial rotary shaft.
  • stirrers attached to an axial rotary shaft.
  • the stirring motions there may be mentioned for example turbines (for example straight-blade turbines known as Rushton turbines or turbines with curved blades or turbines with curved blades), propellers (for example profiled blade propellers), discs, and their combinations.
  • the agitation advantageously allows the formation of fine droplets to disperse a liquid phase in the other, and thus increase the interfacial exchange area.
  • the stirring speed is chosen so as to maximize the interfacial exchange area.
  • the extraction column may also comprise quiches integral with the side walls of said column. The bicanages advantageously make it possible to limit the phenomenon of axial remixing.
  • the extraction column is a countercurrent liquid-liquid extraction column.
  • the liquid phase having the lowest density is fed into the lower part of the extraction column while the liquid phase having the highest density is introduced into the upper part of the extraction column.
  • the extraction column may comprise a still zone, located above the feed point of the phase having the highest density, to collect a "light” phase, and a still zone below the feeding point of the phase having the lowest density, to collect a "heavy" phase.
  • the aforementioned method comprises:
  • the method according to the invention comprises:
  • At least one liquid-liquid extraction of the LiFSI from the composition C1 with at least one extraction solvent SE1 making it possible to recover a raffinate R1 .0 comprising the solvent S1, and an extract Ei. 0 comprising LiFSI SE1 and the extraction solvent,
  • the liquid-liquid extraction can be repeated n times, with n ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate Ri n and to an extract Ei n , each liquid-liquid extraction being carried out from which the raffinate obtained in the preceding extraction Ri n -i,
  • step (i) comprises the pooling of Ei 0 with each of the extracts formed to form an extract E
  • step (ii) a step comprising:
  • step (i) at least one liquid-liquid extraction of the extract obtained in step (i), with at least one extraction solvent SE2, making it possible to recover an R 2 0 raffinate comprising the extraction solvent SE1, and an extract 2 0 comprising LiFSI and the solvent extraction SE2;
  • the liquid-liquid extraction can be repeated m times, with m ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate R 2 m and to an extract E 2 m , each liquid-liquid extraction being made from the raffinate obtained in the previous extraction R 2 mi ,
  • step (ii) comprises the collection of E 20 with each of the extracts formed to obtain an extract E ';
  • the method is such that:
  • step (i) comprises one or more liquid-liquid extractions carried out continuously;
  • step (ii) comprises one or more liquid-liquid extractions carried out continuously;
  • each of the steps (i) and (ii) comprises one or more liquid-liquid extractions carried out continuously.
  • the process is such that:
  • step (i) all the liquid-liquid extractions of step (i) are carried out continuously;
  • step (ii) all the liquid-liquid extractions of step (ii) are carried out continuously;
  • step (i) and of step (ii) are carried out continuously.
  • the method according to the invention is such that:
  • step (i) the liquid-liquid extraction of step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current, and the extraction (extractions) of step (ii) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous);
  • step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current, and the liquid-liquid extraction of step (ii) is performed in a continuous extraction column;
  • step (i) the extraction (the extractions) of step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous); and the liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current;
  • step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously); and the extraction (extractions) of step (ii) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously), at least one extraction being carried out continuously.
  • step (i) advantageously allows the transfer of LiFSI from composition C1 comprising solvent S1 to extraction solvent SE1.
  • the raffinate R 1 0 is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial composition C1), while the extract Ei 0 is advantageously enriched with LiFSI (relative to the initial extraction solvent SE1).
  • R1 0 corresponds in particular to the composition C1 initial but depleted in LiFSI.
  • the liquid-liquid extraction in step (i) can be repeated n times, with n ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate Ri n and an extract Em, each extraction liquid-liquid being made from the raffinate obtained in the previous extraction Ri n -i.
  • n 1, a liquid-liquid extraction of LiFSI is carried out from the raffinate Ri o, with the extraction solvent SE1 to yield a raffinate Rn comprising the solvent S1, and an extract E1.1 comprising LiFSI and the extraction solvent SE1.
  • the raffinate R1 1 is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial Rio raffinate), while the Ei 0 extract is advantageously enriched with LiFSI (relative to the extraction solvent SE1 used in this extraction).
  • n 2
  • a first liquid-liquid extraction of LiFSI is carried out from the raffinate Ri o, with the extraction solvent SE1 to yield a raffinate R1 1 comprising the solvent S1, and an extract E1 .1 comprising LiFSI and SE1 extraction solvent.
  • a second liquid-liquid extraction is carried LiFSI from the raffinate R1 1, with the solvent extraction of SE1 to yield a raffinate R I 2 comprising the solvent S1, and an extract E I .2 comprising LiFSI and extraction solvent SE1.
  • the raffinate R I 2 is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial Rn raffinate), while the E I 2 extract is advantageously enriched with LiFSI (relative to the extraction solvent SE1 used in this extraction).
  • the liquid-liquid extraction of step (ii) can be carried out on the extract obtained in step (i), namely:
  • step (i) If the extraction of step (i) is not repeated, or
  • step (ii) if the liquid-liquid extraction of step (ii) is repeated.
  • the FL 2 raffinate may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 40% by weight, preferably between 10% and 40%, advantageously between 10% and 35% relative to the total weight of said Ri o raffinate.
  • the extract Ei 0 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 10% by weight, preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 40% relative to the total mass of said Ei 0 extract.
  • the raffinate R 1 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 35% by weight, preferably between 5% and 35%, advantageously between 5% and 30% relative to the total weight of said raffinate R 1.
  • the extract E1 1 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by weight, preferably between 5% and 40%, advantageously between 5% and 30% relative to the total mass of said E1 1 extract.
  • the raffinate Ri 2 may comprise a mass content of LiFSI of less than or equal to 30% by weight, preferably between 1% and 30%, advantageously between 1% and 25% relative to the total weight of said raffinate R I 2 .
  • the extract Ei 2 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by weight, preferably between 5% and 35%, advantageously between 5% and 30% relative to the total mass of said E I 2 extract.
  • the raffinate Ri 3 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 25% by weight, preferably between 1% and 25%, advantageously between 1% and 20% relative to the total weight of said raffinate R I 3 .
  • the extract E I 3 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 2% by weight, preferably between 2% and 30%, advantageously between 2% and 25% relative to the total weight of said extract E I 3 .
  • the raffinate Ri n with n strictly greater than 3 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 15% by weight, preferably between 0.5% and 15%, advantageously between 0.5% and 10% relative to the mass. total of said raffinate Ri n .
  • the extract E may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by mass, preferably between 5% and 40%, advantageously between 10% and 30% relative to the total mass of said extract E.
  • Each of the liquid-liquid extraction (s) of step (i) can (wind) be carried out:
  • the temperature is the ambient temperature (23 ° C.);
  • a pressure ranging from 0.5 to 3 bar abs, preferably from 0.5 to 2 bar abs, and in particular the pressure is atmospheric pressure.
  • composition C1 may comprise LiFSI in a mass content ranging from 5% to 55%, preferably from 5% to 50%, preferably from 10% to 55%, advantageously from 10% to 50%, for example from 10% to 40%, in particular from 15% to 40%, and preferably from 25% to 35% by weight, relative to the total mass of composition C1.
  • the aforementioned composition C1 comprises from 10% to 55%, and even more preferably from 15% to 40% by weight of LiFSI relative to the total weight of the composition C1.
  • composition C1 may comprise the solvent S1 in a mass content greater than or equal to 45%, preferably ranging from 45% to 95%, preferably from 50% to 95%, preferably from 45% to 90%, advantageously from 50% to 50% by weight.
  • % to 90% for example 60% to 90%, in particular 60% to 85%, and preferably 65% to 75% by weight, relative to the total weight of the composition C1.
  • composition C1 comprising the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide can come from any synthesis of the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt, comprising in particular the following steps:
  • the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide is preferably obtained in solution in a solvent (corresponding in particular to solvent S1), at a mass concentration of between 5% and 55% by weight relative to the total mass of the solution.
  • composition C1 may also comprise ionic impurities resulting from the process of preparation used, such as, for example, alkaline or alkaline earth ions and chloride ions.
  • step (i) advantageously allows the transfer of LiFSI and any ionic impurities from composition C1 comprising solvent S1 to extraction solvent SE1.
  • the raffinate Ri o is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial composition C1), while the extract Ei 0 is advantageously enriched in LiFSI and any ionic impurities (relative to the initial extraction solvent SE1).
  • the above-mentioned solvent S1 is selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the solvent S1 is chosen from dichloromethane, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, acetonitrile, diethyl ether, and mixtures thereof.
  • the organic solvent S1 is butyl acetate.
  • the liquid-liquid extraction (s) of the above-mentioned step (i) can be carried out with an extraction solvent SE1 or a mixture of extraction solvents SE1.
  • the extraction solvent SE1 is advantageously chosen so that:
  • “Immiscible” means solvents which do not mix and which form a heterogeneous mixture characterized by the formation of two distinct liquid phases, the liquid phase having the lowest density being located above the other.
  • the extraction solvent SE1 may be selected from an aqueous solvent, and an organic solvent selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • an organic solvent selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the extraction solvent SE1 is an aqueous solvent, preferably deionized water.
  • the liquid-liquid extraction of step (i) can be carried out in an extractor as defined above, namely an extraction column or a mixer-decanter in particular as defined above.
  • At least one liquid-liquid extraction of step (i) is carried out in an extraction column.
  • At least one liquid-liquid extraction of step (i) is carried out in a mixer-settler.
  • the liquid-liquid extraction is repeated n times, advantageously in several mixer-settlers in series.
  • the transfer between each mixer-settler can be done by pump or by the effect of gravity.
  • the mass ratio extraction solvent SE1 / composition C1 may range from 0.2 to 5, preferably from 0.2 to 4.0, preferably from 0.2 to 3.0, and even more preferably from 0.2 to 3.0. 1, 0.
  • the mass ratio extraction solvent SE1 / composition C1 may range from 0.2 to 5.0, preferably from 0.5 to 5.0, more preferably from 0.5 to 4.0, and advantageously from 0, 5 to 3.0.
  • the weight ratio of extraction solvent SE1 / R 0 may range from 0.1 to 3.0, preferably 0.2 to 2.5 and preferably from 0.2 to 2.0; and or
  • the weight ratio extraction solvent SEI / R1 1 may range from 0.1 to 3.0, preferably from 0.2 to 2.5, and advantageously from 0.2 to 2.0; and or
  • the weight ratio extraction solvent SEI / R12 can range from 0.1 to 3.0, preferably from 0.2 to 2.5, and advantageously from 0.2 to 2.0; and or
  • the weight ratio extraction solvent SEI / R 13 may range from 0.1 to 3.0, preferably from 0.2 to 2.5, and advantageously from 0.2 to 2.0.
  • step (i) can be carried out in a countercurrent extraction column.
  • the composition C1 comprising LiFSI and the solvent S1 is fed in particular in the lower part. of the column, while the extraction solvent SE1 is fed in particular in the upper part of said column.
  • the extract E1 0 obtained is in particular collected in the lower part of said column, in particular in a zone of tranquilization situated below the feed point of the composition C1; while the R1 0 raffinate is in particular collected in the upper part of said column, in particular in a still zone above the feed point of the extraction solvent SE1.
  • Each liquid-liquid extraction of step (i) can lead to an extract comprising at least 25%, preferably at least 30%, preferably at least 35%, more preferably at least 40%, and advantageously at least 45%, and in particular at least 50% of the LiFSI mass initially present in the initial composition (before said extraction).
  • step (i) the liquid-liquid extraction of step (i) from composition C1 gives an extract Ei 0 comprising at least 25%, preferably at least 30%, preferably at least 35%, more preferably at least 40%; %, and advantageously at least 45%, and in particular at least 50% of the mass of LiFSI initially present in the composition C1;
  • stage (i) from the raffinate Ri o leads to an extract E1 1 comprising at least 25%, preferably at least 30%, preferably at least 35%, more preferably at least 40% %, and advantageously at least 45%, and in particular at least 50% of the mass of LiFSI initially present in Ri o
  • the method according to the invention may comprise an additional concentration step of the extract obtained in step (i) (Ei 0 or E), between step (i) and step (ii).
  • step (ii) is carried out on the concentrated extract.
  • the concentration step may be carried out by any means of evaporation known to those skilled in the art, for example with an evaporator under reduced pressure, at a pressure of less than 50 mbar abs (preferably less than 30 mbar abs), and or at a temperature between 25 ° C and 60 ° C, preferably between 25 ° C and 50 ° C, preferably between 30 ° C fe45 ° C, for example at 40 ° C.
  • step (ii) advantageously allows the transfer of LiFSI from the extract Ei. 0 comprising the extraction solvent SE1 to the extraction solvent SE2.
  • the R 2 0 raffinate is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial Ei 0 or initial E composition), whereas the E 2 O extract is advantageously enriched with LiFSI (relative to the initial SE2 extraction solvent).
  • the liquid-liquid extraction in step (ii) can be repeated m times, with m ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate R 2 m and to an extract E 2 m each liquid-liquid extraction being carried out from the raffinate obtained at the previous extraction R 2 m-1 .
  • m 1
  • a liquid-liquid extraction of the LiFSI is carried out from the raffinate R 2 0 comprising the solvent SE 1
  • the extraction solvent SE 2 to yield to a raffinate R 2 I comprising the solvent SE1
  • an extract E 2 I comprising LiFSI and the extraction solvent SE2.
  • the raffinate R 2 I is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial R 2 0 raffinate), while the E 2 I extract is advantageously enriched with LiFSI (relative to the extraction solvent SE 2 used in this extraction).
  • m 2
  • a first liquid-liquid extraction of the LiFSI is carried out from the raffinate R 2 0 , with the extraction solvent SE 2 to yield a raffinate R 2 I comprising the solvent S 1, and an extract E 2.
  • I comprising LiFSI and the extraction solvent SE2.
  • a second liquid-liquid extraction of the LiFSI is carried out starting from the raffinate R 2 I , with the extraction solvent SE 2 to yield a raffinate R 22 comprising the solvent S 1, and an extract E 2.2 comprising LiFSI and the solvent extraction SE2.
  • the raffinate R 2 2 is advantageously depleted of LiFSI (relative to the initial R 2 I raffinate), while the E 22 extract is advantageously enriched with LiFSI (relative to the extraction solvent SE 2 used in this extraction).
  • the raffinate R 2 0 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 50% by weight, preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 45% relative to the total weight of said raffinate R 2 o.
  • the extract E 2 0 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 10% by weight, preferably between 10% and 50%, advantageously between 10% and 40% relative to the total weight of said E 2 O extract. .
  • the raffinate R 2 I may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 45% by weight, preferably between 10% and 45%, advantageously between 10% and 40% relative to the total weight of said R 2 I raffinate.
  • the extract E 2 I may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 10% by weight, preferably between 10% and 40%, advantageously between 10% and 30% relative to the total mass of said E 2 I extract. .
  • the raffinate R 2 2 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 40% by weight, preferably between 5% and 40%, advantageously between 5% and 35% relative to the total weight of said raffinate R 2 2 .
  • the extract E 22 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by weight, preferably between 5% and 30%, advantageously between 5% and 25% relative to the total mass of said E 22 extract.
  • the raffinate R 2 3 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 35% by weight, preferably between 5% and 35%, advantageously between 5% and 30% relative to the total weight of said raffinate R 2 3 .
  • the extract E2 3 may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by weight, preferably between 5% and 25%, advantageously between 5% and 20% relative to the total mass of said E2 extract 3.
  • the raffinate R 2 m with m strictly greater than 3 may comprise a mass content of LiFSI less than or equal to 20% by weight, preferably between 1% and 20%, advantageously between 1% and 15% relative to the total mass. said raffinate R 2 m .
  • the extract E ' may comprise a mass content of LiFSI greater than or equal to 5% by weight, preferably between 5% and 40%, advantageously between 5% and 30% relative to the total mass of said extract E'.
  • step (ii) Each of the liquid-liquid extraction (s) of step (ii) can be carried out:
  • the temperature is the ambient temperature (23 ° C.);
  • a pressure ranging from 0.5 to 3 bar abs, preferably from 0.5 to 2 bar abs, and in particular the pressure is atmospheric pressure.
  • the liquid-liquid extraction (s) of the above-mentioned step (ii) can be carried out with an extraction solvent SE 2 or a mixture of extraction solvents SE 2.
  • the extraction solvent SE2 is advantageously chosen so as to be immiscible with the solvent SE1 of the extract E10 (or E) in which LiFSI is in solution, and / or to have a density different from that of SE1.
  • the extraction solvent SE 2 may be an organic solvent, preferably selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, cycloalkanes, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • organic solvent preferably selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, cycloalkanes, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the extraction solvent SE 2 is an organic solvent chosen from diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl tert-butyl ether, cyclopentyl methyl ether, ethyl acetate and propyl acetate. , methyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, dichloromethane, tetrahydrofuran, acetonitrile, diethyl ether, cyclohexane, and mixtures thereof.
  • the extraction solvent SE 2 is butyl acetate or a mixture of butyl acetate and cyclohexane, preferably the extraction solvent SE 2 is butyl acetate.
  • step (ii) may be carried out in an extractor as defined above, namely an extraction column or a mixer-settler in particular as defined above.
  • At least one liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in an extraction column, preferably against the current.
  • At least one liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a mixer-settler.
  • the liquid-liquid extraction is repeated m times, advantageously in several mixer-decanter in series.
  • the transfer between each mixer-settler can be done by pump or by the effect of gravity.
  • the mass ratio extraction solvent SE 2 / E I 0 (or SE 2 / E) can range from 0.1 to 2, preferably from 0.1 to 1.5, and advantageously from 0.1 to 1 II. is the mass ratio at the start of the extraction, ie at the extractor inlet.
  • the extract Ei 0 (or E) comprising LiFSI and the solvent SE1
  • the extraction solvent SE2 is fed in particular in the lower part of said column.
  • the extract E 2 0 obtained is in particular collected in the upper part of said column, in particular in a zone of tranquilization situated above the feed point of the extract Ei 0 (or E); while the raffinate R 2 O is in particular collected in the lower part of said column, in particular in a quenching zone situated below the feed point of the extraction solvent SE2.
  • Each liquid-liquid extraction of step (ii) can lead to an extract comprising at least 30%, preferably at least 35%, preferably at least 40%, more preferably at least 45%, and advantageously at least 50% of the mass of LiFSI initially present in the initial composition (before said extraction).
  • the liquid-liquid extraction of step (ii) from extract Ei 0 (or E) leads to an extract E 2 0 comprising at least 20%, preferably at least 25%, preferably at least 30% %, more preferably at least 35%, and advantageously at least 40% of the mass of LiFSI initially present in the extract Ei 0 (or E);
  • the liquid-liquid extraction of stage (ii) from raffinate R 2 0 leads to an extract E 2 I comprising at least 20%, preferably at least 25%, preferably at least 30%, more preferably at least minus 35%, and advantageously at least 40% of the mass of LiFSI initially present in R 2 0
  • the method according to the invention comprises:
  • At least one liquid-liquid extraction of the LiFSI from the composition C1 with at least one extraction solvent SE1 making it possible to recover a raffinate R1 .0 comprising the solvent S1, and an extract E1 .0 comprising LiFSI and the solvent extraction SE1,
  • the liquid-liquid extraction can be repeated n times, with n ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate Ri n and to an extract Ei n , each liquid-liquid extraction being carried out from the raffinate obtained in the previous extraction Ri ni ,,
  • step (i) comprises the pooling of Ei 0 with each of the extracts formed to obtain an extract E,
  • step (i) at least one liquid-liquid extraction of the extract obtained in step (i), with at least one extraction solvent SE2, making it possible to recover an R 2 0 raffinate comprising the extraction solvent SE1, and an extract 2 0 comprising LiFSI and the solvent extraction SE2;
  • the liquid-liquid extraction can be repeated m times, with m ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate R 2 m and to an extract E 2 m , each liquid-liquid extraction being made from the raffinate obtained in the previous extraction R 2 mi ,
  • step (ii) comprises the collection of E 20 with each of the extracts formed to obtain an extract E ';
  • liquid-liquid extraction which can be repeated p times, with p ranging from 1 to 10, preferably from 1 to 4, each extraction leading to a raffinate R 3 P and an E 3 p extract, each liquid-liquid extraction being carried out from the raffinate obtained at the previous extraction R 3 pi ,
  • step (iii) comprises the pooling of E 30 with each of the extracts formed to obtain an E "extract
  • the method according to the invention is such that:
  • step (i) the liquid-liquid extraction of step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current, and the extractions of the step
  • step (ii) and step (iii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous); or
  • step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably in countercurrent
  • the liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current
  • the liquid-liquid extraction of step (iii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current
  • step (i) the extraction (the extractions) of step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous), the liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current, and the liquid-liquid extraction of the step
  • step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably in countercurrent
  • the liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current
  • the extractions of step (iii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous); or
  • step (i) the liquid-liquid extraction of step (i) is carried out in a continuous extraction column, preferably in countercurrent, the extractions of step (ii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous), and the liquid-liquid extraction of step (iii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current; or
  • step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously), the liquid-liquid extraction of step (ii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against the current, and the extractions of step (iii) are made by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous);
  • step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously), the extractions of the step ( ii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously), and the liquid-liquid extraction of step (iii) is carried out in a continuous extraction column, preferably against -current;
  • step (i) is (are) carried out by means of several mixer-settlers in series (continuously or discontinuously)
  • the extractions of the step ( ii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous)
  • the extractions of step (iii) are carried out by means of several mixer-settlers in series (continuous or discontinuous, with minus one extraction being carried out continuously.
  • the liquid-liquid extraction (s) of the aforementioned step (iii) can be carried out with an extraction solvent SE3 or a mixture of extraction solvents SE3.
  • the extraction solvent SE3 may be selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, cycloalkanes, alkanes, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • esters nitriles, ethers, cycloalkanes, alkanes, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the extraction solvent SE 3 is an organic solvent, preferably chosen from diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl tert-butyl ether, cyclopentyl methyl ether, ethyl acetate and the like.
  • the extraction solvent SE3 is cyclohexane.
  • the method according to the invention may also comprise a further step of concentrating the extract obtained in step (ii) (E 2 o or E ') and / or the raffinate obtained in step (iii) (R 3 o or R 3 P ).
  • any subsequent step in step (ii) is carried out on the concentrated extract.
  • the concentration step may be carried out by any evaporation means known to those skilled in the art, for example with an evaporator under reduced pressure.
  • the concentration step may be carried out at a pressure of less than 50 mbar abs (preferably less than 30 mbar abs), and / or at a temperature of between 25 ° C and 60 ° C, preferably between 25 ° C and 50 ° C. ° C, preferably between 30 ° C and 45 ° C, for example at 40 ° C.
  • the concentration step can be carried out in two stages, namely to understand:
  • - residence time less than or equal to 15 min, preferably less than or equal to 10 min, and preferably less than or equal to 5 min.
  • “residence time” means the time that elapses between the entry of the solution into the evaporator and the outlet of the first drop of the solution.
  • the aforementioned short-path thin-film evaporators are also known as "Wiped film short path” (WFSP). They are typically so called because the vapors generated during evaporation make a "short trip" (short distance) before being condensed to the condenser.
  • WFSP Wiped film short path
  • evaporators marketed by the companies Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh or VTA Process.
  • the process according to the invention may also comprise a further step of purifying the extract obtained at the end of the above-mentioned step (ii) (E 2 o or E ', said E 2 o or E' possibly having been subjected to a concentration step) or at the end of step (iii) above (R 30 or R 3 p , said R 30 or R 3 p having optionally been subjected to a concentration step).
  • the additional purification step can be carried out by any known conventional method. It may be for example a recrystallization step.
  • the recrystallization step is:
  • the crystallized LiFSI at the end of the recrystallization step is recovered by filtration.
  • the method according to the invention advantageously allows a better mass transfer of LiFSI from one liquid phase to another, which has the effect of minimizing the amount of solvents used.
  • the process advantageously makes it possible to reduce the overall duration of the purification process, and to reduce the contact time between the solvents and the LiFSI.
  • one of the extraction solvents is water
  • the reduction of the quantity of water and LiFSI contact times advantageously makes it possible to avoid the hydrolysis of said LiFSI and thus its contamination by sulphates. generated by hydrolysis.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to minimize the size of the equipment used, as well as their number, which results in a simplification of the process and a lower investment cost.
  • the process according to the invention advantageously leads to a high purity LiFSI, and in particular comprising a reduced content of both water and sulphates.
  • the process results in a LiFSI having a purity of at least 99.5% by weight, advantageously at least 99.95% by weight, and preferably at least 99.99% and optionally comprising impurities.
  • 0 ⁇ H 2 0 ⁇ 100 ppm preferably 0 ⁇ H 2 0 ⁇ 50 ppm
  • 0 ⁇ Cl ⁇ 10Oppm preferably 0 ⁇ Cl-
  • ppm means ppm by weight
  • between x and y" or “ranging from x to y” means an interval in which the terminals x and y are included.
  • the temperature "between 30 and 100 ° C” includes in particular the values 30 ° C and 100 ° C.
  • the first mixer is fed with an organic solution containing LiFSI with a flow rate of 360 g / h, and with deionized water with a flow rate of 180 g / h.
  • the starting organic phase contains 39.5% by weight of LiFSI.
  • the organic solvent is butyl acetate.
  • the first mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a first aqueous phase and a first organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the first organic phase withdrawn from the first decanter feeds the second mixer.
  • This second mixer is also fed with demineralized water with a flow rate of 180 g / h.
  • the second mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a second aqueous phase and a second organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the second organic phase withdrawn from the second decanter feeds the third mixer.
  • This third mixer is also fed with deionized water with a flow rate of 120 g / h.
  • the third mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a third aqueous phase and a third organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the 3 aqueous phases are combined to obtain an aqueous phase of extraction.
  • the third organic phase constitutes the raffinate and can be recycled in the LiFSI production process.
  • the first mixer is fed with an aqueous solution containing LiFSI with a flow rate of 300 g / h, and with butyl acetate with a flow rate of 150 g / h.
  • the starting aqueous phase contains 41.2% by weight of LiFSI.
  • the first mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a first aqueous phase and a first organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the first aqueous phase withdrawn from the first decanter feeds the second mixer.
  • This second mixer is also fed with butyl acetate with a flow rate of 150 g / h.
  • the second mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a second aqueous phase and a second organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the second aqueous phase withdrawn from the second decanter feeds the third mixer.
  • This third mixer is also fed with demineralized water with a flow rate of 150 g / h.
  • the third mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a third aqueous phase and a third organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the 3 organic phases are combined to obtain an organic phase of extraction.
  • the third aqueous phase constitutes raffinate.
  • the first mixer is fed with an organic solution containing LiFSI with a flow rate of 43 kg / h, and with deionized water with a flow rate of 22 kg / h.
  • the starting organic phase contains 36.0% by weight of LiFSI.
  • the organic solvent is butyl acetate.
  • the first mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a first aqueous phase and a first organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the first organic phase withdrawn from the first decanter feeds the second mixer.
  • This second mixer is also fed with demineralized water with a flow rate of 15 kg / h.
  • the second mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a second aqueous phase and a second organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the second organic phase withdrawn from the second decanter feeds the third mixer.
  • This third mixer is also fed with deionized water with a flow rate of 1.2 kg / h.
  • the third mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a third aqueous phase and a third organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the 3 aqueous phases are combined to obtain an aqueous phase of extraction.
  • the third organic phase constitutes the raffinate and can be recycled in the LiFSI production process.
  • the first mixer is fed with an aqueous solution containing LiFSI with a flow rate of 35.7 kg / h, and with butyl acetate with a flow rate of 14 kg / h.
  • the starting aqueous phase contains 41.5% by weight of LiFSI.
  • the first mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a first aqueous phase and a first organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the first aqueous phase withdrawn from the first decanter feeds the second mixer.
  • This second mixer is also fed with butyl acetate with a flow rate of 14 kg / h.
  • the second mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a second aqueous phase and a second organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the second aqueous phase withdrawn from the second decanter feeds the third mixer.
  • This third mixer is also fed by demineralized water with a flow rate of 13.5 kg / h.
  • the third mixer is associated with a decanter which makes it possible to obtain a third aqueous phase and a third organic phase, these 2 phases being withdrawn continuously.
  • the 3 organic phases are combined to obtain an organic phase of extraction.
  • the third aqueous phase constitutes raffinate.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de purification d'un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide en solution dans une composition C1 comprenant au moins un solvant S1, ledit procédé comprenant au moins une étape d'extraction liquide-liquide en continu.

Description

PROCEDE DE PURIFICATION D’UN SEL DE LITHIUM DU
BISfFLUOROSULFONYÜIMIDE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de purification d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Les anions de type sulfonylimide, de par leur très faible basicité, sont de plus en plus utilisés dans le domaine du stockage d’énergie sous forme de sels inorganiques dans les batteries, ou de sels organiques dans les super condensateurs ou dans le domaine des liquides ioniques. Le marché des batteries étant en plein essor et la réduction des coûts de fabrication des batteries devenant un enjeu majeur, un procédé de synthèse à grande échelle et à bas coût de ce type d’anions est nécessaire.
Dans le domaine spécifique des batteries Li-ion, le sel actuellement le plus utilisé est le LiPF6 mais ce sel montre de nombreux désavantages tels qu’une stabilité thermique limitée, une sensibilité à l’hydrolyse et donc une plus faible sécurité de la batterie. Récemment de nouveaux sels possédant le groupement FS02 ont été étudiés et ont démontré de nombreux avantages comme une meilleure conductivité ionique et une résistance à l’hydrolyse. L’un de ces sels, le LiFSI (LiN(FS02)2) a montré des propriétés très intéressantes qui font de lui un bon candidat pour remplacer le LiPF6.
L’identification et la quantification des impuretés dans les sels et/ou électrolytes, et la compréhension de leurs impacts sur les performances de la batterie deviennent primordiales. Par exemple, les impuretés possédant un proton mobile, en raison de leur interférence avec les réactions électrochimiques, conduisent à des performances et une stabilité globale moindre des batteries Li-ion. L’application des batteries Li-ion nécessite d’avoir des produits de haute pureté (minimum d’impuretés).
Divers procédés de purification du LiFSI sont connus. Toutefois, ces procédés présentent plusieurs inconvénients : utilisation de quantité importante de solvants, équipements encombrants, nombre d’équipements élevés, risque d’hydrolyse du LiFSI en sulfates, coût d’investissement élevé à l’échelle industrielle, ...
Il existe donc un besoin d’un procédé de purification de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide permettant de remédier, au moins en partie, à au moins l’un des inconvénients susmentionnés. DESCRIPTION DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé de purification d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide en solution dans une composition C1 comprenant au moins un solvant S1 , ledit procédé comprenant au moins une étape d’extraction liquide-liquide en continu.
Le procédé de purification du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide selon l’invention comprend avantageusement une étape d’extraction liquide-liquide en continu avec au moins un solvant d’extraction pour extraire ledit sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide de la composition C1 susmentionnée.
Dans le cadre de l’invention, on utilise de manière équivalente les termes « sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide », « lithium bis(sulfonyl)imidure », « LiFSI », « LiN(FS02)2 », « lithium de bis(sulfonyl)imide », ou « bis(fluorosulfonyl)imidure de lithium ».
Le solvant d’extraction peut être un solvant aqueux ou un solvant organique.
L’étape d’extraction liquide-liquide peut être réalisée avec un mélange de solvants, tels que par exemple un mélange d’un solvant aqueux et d’un ou plusieurs solvant(s) organique(s), ou encore un mélange de solvants organiques différents.
Selon un mode de réalisation, le solvant d’extraction est l’eau, de préférence de l’eau désionisée.
Dans le cadre de l’invention, on utilise de manière équivalente les termes « eau désionisée » et « eau déminéralisée ».
Selon un autre mode de réalisation, le solvant d’extraction est un solvant organique, choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. Par exemple on peut citer le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle, l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. De préférence, le solvant d’extraction est choisi parmi les éthers, les esters, et leurs mélanges, et préférentiellement le solvant d’extraction est choisi parmi le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de butyle, et leurs mélanges.
Le procédé de purification selon l’invention peut comprendre en outre une ou plusieurs étapes supplémentaires d’extraction liquide-liquide pouvant être ou non réalisée(s) en continu.
L’étape d’extraction liquide-liquide en continu peut être réalisée dans un extracteur choisi parmi les colonnes d’extractions, et les mélangeurs-décanteurs. Dans le cadre de l’invention, on entend par « extracteur », un équipement permettant de mettre en œuvre l’extraction liquide-liquide.
Les mélangeurs-décanteurs sont bien connus de l’homme du métier. Il s’agit typiquement d’un appareil unique comprenant une chambre de mélange et une chambre de décantation, la chambre de mélange comprenant un mobile d’agitation permettant avantageusement le mélange des deux phases liquides. Dans la chambre de décantation, la séparation des phases se fait par gravité.
L’alimentation de la chambre du décanteur à partir de la chambre du mélangeur peut se faire par surverse, par le fond de la chambre de mélange, ou par une paroi perforée entre la chambre du mélangeur et la chambre du décanteur.
La colonne d’extraction peut comprendre :
- au moins un garnissage tel que par exemple un garnissage vrac et/ou un garnissage structuré. Il peut s’agir d’anneaux de Rashig, d’anneaux de Pall, d’anneaux de Saddle, des selles de Berl, des selles Intalox, ou des billes ;
et/ou
- des plateaux tels que par exemple des plateaux perforés, des plateaux à clapets fixes, des plateaux à clapets mobiles, des plateaux à calottes, ou leurs combinaisons ;
et/ou
- des dispositifs d’atomisation d’une phase dans une autre, telles que par exemple des buses
Dans le cadre de l’invention, on entend par « garnissage », une structure solide propre à accroître la surface de contact entre les deux liquides mis en contact.
La hauteur et/ou le diamètre de la colonne d’extraction dépende(nt) typiquement de la nature des liquides à séparer.
La colonne d’extraction peut être statique ou agitée. De préférence, la colonne d’extraction est agitée, préférentiellement mécaniquement. Elle comprend par exemple des mobiles d’agitation fixés sur un arbre rotatif axial. Parmi les mobiles d’agitation, on peut par exemple citer les turbines (par exemple les turbines à pales droites dites de Rushton ou turbines à pales incurvées ou turbines à pales courbes), les hélices (par exemple les hélices à pales profilées), les disques, et leurs combinaisons. L’agitation permet avantageusement la formation de fines gouttelettes pour disperser une phase liquide dans l’autre, et ainsi augmenter l’aire interfaciale d’échange. De préférence, la vitesse d’agitation est choisie de sorte à maximiser l’aire interfaciale d’échange. La colonne d’extraction peut également comprendre des chicanages solidaires des parois latérales de ladite colonne. Les chicanages permettent avantageusement de limiter le phénomène de remélange axial.
De préférence, la colonne d’extraction est une colonne d’extraction liquide-liquide à contre-courant. En particulier, la phase liquide ayant la masse volumique la plus faible est alimentée dans la partie inférieure de la colonne d’extraction tandis que la phase liquide ayant la masse volumique la plus élevée est introduite dans la partie supérieure de la colonne d’extraction.
La colonne d’extraction peut comprendre une zone de tranquillisation, située au-dessus du point d’alimentation de la phase ayant la masse volumique la plus élevée, pour recueillir une phase « légère », et une zone de tranquillisation située en-dessous du point d’alimentation de la phase ayant la masse volumique la plus faible, pour recueillir une phase « lourde ».
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé susmentionné comprend:
(i) une étape comprenant au moins une extraction liquide-liquide du LiFSI à partir de la composition C1 avec au moins un solvant d’extraction SE1 permettant de récupérer un raffinât Ri o comprenant le solvant S1 , et un extrait E1 0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 ;
(ii) une étape comprenant au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait Ei 0, avec au moins un solvant d’extraction SE2, permettant de récupérer un raffinât R2 0 comprenant le solvant d’extraction SE1 , et un extrait E2 0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2 ;
au moins une des étapes (i) ou (ii) comprenant une extraction liquide-liquide réalisée en continu.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend :
(i) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide du LiFSI à partir de la composition C1 avec au moins un solvant d’extraction SE1 permettant de récupérer un raffinât R1 .0 comprenant le solvant S1 , et un extrait Ei .0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 ,
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée n fois, avec n allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât Ri n et à un extrait Ei n, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente Ri n-i,,
- en cas de répétition, l’étape (i) comprend le rassemblement de Ei 0 avec chacun des extraits formés pour former un extrait E, (ii) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait obtenu à l’étape (i), avec au moins un solvant d’extraction SE2, permettant de récupérer un raffinât R2 0 comprenant le solvant d’extraction SE1 , et un extrait E2 0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2 ;
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée m fois, avec m allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R2 m et à un extrait E2 m, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R2 m-i,
- en cas de répétition, l’étape (ii) comprend le rassemblement de E20 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E’ ;
au moins une des étapes (i) ou (ii) comprenant une extraction liquide-liquide réalisée en continu.
Selon un mode de réalisation, le procédé est tel que :
- l’étape (i) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu ; ou
- l’étape (ii) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu ; ou
- chacune des étapes (i) et (ii) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu.
De préférence, le procédé est tel que :
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (i) sont réalisées en continu ; ou
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (ii) sont réalisées en continu ; ou
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (i) et de l’étape (ii) sont réalisées en continu.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention est tel que :
- (1 ) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et l’extraction (les extractions) de l’étape (ii) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs- décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ;
- (2) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et l’extraction liquide- liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu ;
- (3) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ; et l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant ;
- (4) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ; et l’extraction (les extractions) de l’étape (ii) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), au moins une extraction étant réalisée continu.
Etape (i)
L’extraction liquide-liquide de l’étape (i) permet avantageusement le transfert du LiFSI de la composition C1 comprenant le solvant S1 vers le solvant d’extraction SE1 . Le raffinât R1 0 est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport à la composition C1 initiale), tandis que l’extrait Ei 0 est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE1 initial). R1 0 correspond en particulier à la composition C1 initiale mais appauvrie en LiFSI.
L’extraction liquide-liquide dans l’étape (i) peut être répétée n fois, avec n allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât Ri n et à un extrait Em, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente Ri n-i . Par exemple, si n = 1 , une extraction liquide-liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât Ri o, avec le solvant d’extraction SE1 pour conduire à un raffinât Rn comprenant le solvant S1 , et un extrait E1 .1 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 . Le raffinât R1 1 est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport au raffinât Rio initial), tandis que l’extrait Ei 0 est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE1 utilisé dans cette extraction). Par exemple, si n = 2, une première extraction liquide-liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât Ri o, avec le solvant d’extraction SE1 pour conduire à un raffinât R1 1 comprenant le solvant S1 , et un extrait E1 .1 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 . Ensuite, une seconde extraction liquide-liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât R1 1 , avec le solvant d’extraction SE1 pour conduire à un raffinât RI 2 comprenant le solvant S1 , et un extrait EI .2 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 . Le raffinât RI 2 est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport au raffinât Rn initial), tandis que l’extrait EI 2 est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE1 utilisé dans cette extraction).
Lorsque l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est répétée n fois, l’étape (i) comprend à l’issue des extractions liquide-liquide le rassemblement de Ei 0 avec chacun des extraits formés (par exemple E1 1 si n = 1 , E1 1 et EI 2 si n = 2...) pour obtenir un unique extrait E. L’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) peut être réalisée sur l’extrait obtenu à l’étape (i), à savoir :
E-i o si l’extraction de l’étape (i) n’est pas répétée, ou
E si l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est répétée.
Le raffinât FL o peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 40% en masse, de préférence comprise entre 10% et 40%, avantageusement entre 10% et 35% par rapport à la masse totale dudit raffinât Ri o.
L’extrait Ei 0 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10% et 50%, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit extrait Ei 0.
Le raffinât R1 1 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 35% en masse, de préférence comprise entre 5% et 35%, avantageusement entre 5% et 30% par rapport à la masse totale dudit raffinât R1 1.
L’extrait E1 1 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5% et 40%, avantageusement entre 5% et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E1 1.
Le raffinât Ri 2 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 30% en masse, de préférence comprise entre 1 % et 30%, avantageusement entre 1 % et 25% par rapport à la masse totale dudit raffinât RI 2.
L’extrait Ei 2 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5% et 35%, avantageusement entre 5% et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait EI 2.
Le raffinât Ri 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 25% en masse, de préférence comprise entre 1 % et 25%, avantageusement entre 1 % et 20% par rapport à la masse totale dudit raffinât RI 3.
L’extrait EI 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 2% en masse, de préférence comprise entre 2% et 30%, avantageusement entre 2% et 25% par rapport à la masse totale dudit extrait EI 3.
Le raffinât Ri n avec n strictement supérieur à 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 15% en masse, de préférence comprise entre 0,5% et 15%, avantageusement entre 0.5 % et 10% par rapport à la masse totale dudit raffinât Ri n. L’extrait E peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 10 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E.
Chacune de(des) l'extraction (s) liquide-liquide de l’étape (i) peut(vent) être réalisée(s) :
- à une température allant de 5 à 50, de préférence de 10 à 30, et en particulier la température est la température ambiante (23 °C) ;
et/ou
- à une pression allant de 0,5 à 3 bars abs, de préférence de 0,5 à 2 bars abs, et en particulier la pression est la pression atmosphérique.
La composition C1 susmentionnée peut comprendre LiFSI dans une teneur massique allant de 5% à 55%, de préférence de 5% à 50%, préférentiellement de 10% à 55%, avantageusement de 10% à 50%, par exemple de 10% à 40%, en particulier de 15% à 40%, et préférentiellement de 25% à 35% en masse, par rapport à la masse totale de la composition C1 .
Selon un mode préféré, la composition C1 susmentionnée comprend de 10% à 55%, et encore plus préférentiellement de 15% à 40% en poids de LiFSI par rapport au poids total de la composition C1 .
La composition C1 susmentionnée peut comprendre le solvant S1 dans une teneur massique supérieure ou égale à 45%, de préférence allant de 45% à 95%, de préférence de 50% à 95%, préférentiellement de 45% à 90%, avantageusement de 50% à 90%, par exemple de 60% à 90%, en particulier de 60% à 85%, et préférentiellement de 65% à 75% en masse, par rapport à la masse totale de la composition C1 .
La composition C1 comprenant le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide peut provenir d’une synthèse quelconque du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide, comprenant en particulier les étapes suivantes :
i) synthèse du bis(chlorosulfonyl)imide ;
ii) fluoration du bis(chlorosulfonyl)imide en bis(fluorosulfonyl)imide ;
iii) préparation d’un sel alcalin ou alcalino-terreux du bis(fluorosulfonyl)imide par neutralisation du bis(fluorosulfonyl)imide ;
iv) échange de cation pour obtenir le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide.
A l’issue de ces étapes, on obtient de préférence le sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide en solution dans un solvant (correspondant en particulier au solvant S1 ), à une concentration massique comprise entre 5% et 55% en masse par rapport à la masse totale de la solution.
Un tel procédé est par exemple décrit dans le document WO 2015/158979. La composition C1 peut également comprendre des impuretés ioniques issues du procédé de préparation mis en oeuvre, telles que par exemple des ions alcalins ou alcalino- terreux et des ions chlorures.
L’extraction liquide-liquide de l’étape (i) permet avantageusement le transfert du LiFSI et des impuretés ioniques éventuelles de la composition C1 comprenant le solvant S1 vers le solvant d’extraction SE1 . Le raffinât Ri o est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport à la composition C1 initiale), tandis que l’extrait Ei 0 est avantageusement enrichi en LiFSI et en impuretés ioniques éventuelles (par rapport au solvant d’extraction SE1 initial). Il en va avantageusement de même en cas de répétition de l’extraction liquide-liquide n fois, à savoir que le Ri n est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport à la composition Ri n-i), tandis que l’extrait Ei n est avantageusement enrichi en LiFSI et en impuretés ioniques éventuelles (par rapport au solvant d’extraction SE1 utilisé dans l’extraction).
Selon un mode de réalisation, le solvant S1 susmentionné est choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. De préférence, le solvant S1 est choisi parmi le dichlorométhane, l’acétate d’éthyle, l’acétate de butyle, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. De préférence, le solvant organique S1 est l’acétate de butyle.
L’(les) extraction(s) liquide-liquide de l’étape (i) susmentionnée peut être réalisée avec un solvant d’extraction SE1 ou un mélange de solvants d’extraction SE1 .
Le solvant d’extraction SE1 est avantageusement choisi de sorte :
- à être non miscible au solvant S1 de la composition C1 initiale dans lequel LiFSI est en solution ; et/ou
- à ce que LiFSI et les éventuelles impuretés ioniques soient solubles dedans ; et/ou
- à avoir une masse volumique différente du solvant S1 .
Par « non miscible », on entend des solvants qui ne se mélangent pas et qui forment un mélange hétérogène caractérisé par la formation de 2 phases liquides distinctes, la phase liquide dont la masse volumique est la plus faible étant située au-dessus de l’autre.
Le solvant d’extraction SE1 peut être choisi parmi un solvant aqueux, et un solvant organique choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. Par exemple on peut citer le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle, l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges.
De préférence, le solvant d’extraction SE1 est un solvant aqueux, préférentiellement de l’eau désionisée. L’extraction liquide-liquide de l’étape (i) peut être réalisée dans un extracteur tel que défini précédemment, à savoir une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur notamment tels que définis ci-dessus.
Selon un mode de réalisation, au moins une extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction.
Selon un mode de réalisation, au moins une extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans un mélangeur-décanteur. De préférence, dans ce cas, l’extraction liquide-liquide est répétée n fois, avantageusement dans plusieurs mélangeurs-décanteurs en série. Le transfert entre chaque mélangeur-décanteur peut se faire par pompe ou par l’effet de la gravité.
Le rapport massique solvant d’extraction SE1/composition C1 peut aller de 0,2 à 5, de préférence de 0,2 à 4,0, préférentiellement de 0,2 à 3,0, et encore plus préférentiellement de 0,2 à 1 ,0.
Le rapport massique solvant d’extraction SE1 /composition C1 peut aller de 0,2 à 5,0, de préférence de 0,5 à 5,0, de préférence encore de 0,5 à 4,0, et avantageusement de 0,5 à 3,0.
Il s’agit du rapport massique au départ de l’extraction, à savoir en entrée d’extracteur.
Le rapport massique solvant d’extraction SE1/Ri 0 peut aller de 0,1 à 3,0, de préférence de 0,2 à 2,5, et avantageusement de 0,2 à 2,0; et/ou
- le rapport massique solvant d’extraction SEI/R1 1 peut aller de 0,1 à 3,0, de préférence de 0,2 à 2,5, et avantageusement de 0,2 à 2,0; et/ou
- le rapport massique solvant d’extraction SEI/R1 2 peut aller de 0,1 à 3,0, de préférence de 0,2 à 2,5, et avantageusement de 0,2 à 2,0; et/ou
- le rapport massique solvant d’extraction SEI/R1 3 peut aller de 0,1 à 3,0, de préférence de 0,2 à 2,5, et avantageusement de 0,2 à 2,0.
L’extraction liquide-liquide de l’étape (i) peut être réalisée dans une colonne d’extraction à contre-courant.
Selon un mode de réalisation, lorsque l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction à contre-courant, la composition C1 comprenant LiFSI et le solvant S1 , est notamment alimentée dans la partie inférieure de la colonne, tandis que le solvant d’extraction SE1 est notamment alimenté dans la partie supérieure de ladite colonne. L’extrait E1 0 obtenu est en particulier recueilli dans la partie inférieure de ladite colonne, en particulier dans une zone de tranquillisation située en-dessous du point d’alimentation de la composition C1 ; tandis que le raffinât R1 0 est en particulier recueilli dans la partie supérieure de ladite colonne, notamment dans une zone de tranquillisation située au- dessus du point d’alimentation du solvant d’extraction SE1 .
Chaque extraction liquide-liquide de l’étape (i) peut conduire à un extrait comprenant au moins 25%, de préférence au moins 30%, préférentiellement au moins 35%, plus préférentiellement au moins 40%, et avantageusement au moins 45%, et en particulier au moins 50% de la masse de LiFSI initialement présente dans la composition initiale (avant ladite extraction).
Par exemple :
- l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) à partir de la composition C1 conduit à un extrait Ei 0 comprenant au moins 25%, de préférence au moins 30%, préférentiellement au moins 35%, plus préférentiellement au moins 40%, et avantageusement au moins 45%, et en particulier au moins 50% de la masse de LiFSI initialement présente dans la composition C1 ;
- l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) à partir du raffinât Ri o conduit à un extrait E1 1 comprenant au moins 25%, de préférence au moins 30%, préférentiellement au moins 35%, plus préférentiellement au moins 40%, et avantageusement au moins 45%, et en particulier au moins 50% de la masse de LiFSI initialement présente dans Ri o
Le procédé selon l’invention peut comprendre une étape supplémentaire de concentration de l’extrait obtenu à l’étape (i) (Ei 0 ou E), entre l’étape (i) et l’étape (ii). Dans ce cas particulier, l’étape (ii) est réalisée sur l’extrait concentré. L’étape de concentration peut être réalisée par tout moyen d’évaporation connu de l’homme du métier, par exemple avec un évaporateur sous pression réduite, à une pression inférieure à 50 mbar abs (de préférence inférieure à 30 mbar abs), et/ou à une température comprise entre 25°C et 60 °C, de préférence entre 25°C et 50°C, préférentiellement entre 30°C fe45°C, par exemple à 40 °C.
L’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) permet avantageusement le transfert du LiFSI de l’extrait Ei .0 comprenant le solvant d’extraction SE1 vers le solvant d’extraction SE2. Le raffinât R2 0 est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport à la composition Ei 0 initiale ou E initiale), tandis que l’extrait E2 0 est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE2 initial).
L’extraction liquide-liquide dans l’étape (ii) peut être répétée m fois, avec m allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R2 m et à un extrait E2 m, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R2 m-i . Par exemple, si m = 1 , une extraction liquide-liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât R2 0 comprenant le solvant SE1 , avec le solvant d’extraction SE2 pour conduire à un raffinât R2 I comprenant le solvant SE1 , et un extrait E2. I comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2. Le raffinât R2 I est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport au raffinât R2 0 initial), tandis que l’extrait E2 I est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE2 utilisé dans cette extraction). Par exemple, si m = 2, une première extraction liquide-liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât R2 0, avec le solvant d’extraction SE2 pour conduire à un raffinât R2 I comprenant le solvant S1 , et un extrait E2. I comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2. Ensuite, une seconde extraction liquide- liquide du LiFSI est opérée à partir du raffinât R2 I , avec le solvant d’extraction SE2 pour conduire à un raffinât R22 comprenant le solvant S1 , et un extrait E2.2 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2. Le raffinât R2 2 est avantageusement appauvri en LiFSI (par rapport au raffinât R2 I initial), tandis que l’extrait E22 est avantageusement enrichi en LiFSI (par rapport au solvant d’extraction SE2 utilisé dans cette extraction).
Lorsque l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est répétée m fois, l’étape (ii) comprend à l’issue des extractions liquide-liquide le rassemblement de E2 0 avec chacun des extraits formés (par exemple E2 I si m = 1 , E2 I et E22 si m = 2...) pour obtenir un unique extrait E’.
Le raffinât R2 0 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 50% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 50 %, avantageusement entre 10 % et 45% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 o.
L’extrait E2 0 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 50 %, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit extrait E2 0.
Le raffinât R2 I peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 45% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 45 %, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 I .
L’extrait E2 I peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 40 %, avantageusement entre 10 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E2 I .
Le raffinât R2 2 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 40% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 5 % et 35% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 2.
L’extrait E22 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 30 %, avantageusement entre 5 % et 25% par rapport à la masse totale dudit extrait E22. Le raffinât R2 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 35% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 35 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 3.
L’extrait E2 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 25 %, avantageusement entre 5 % et 20% par rapport à la masse totale dudit extrait E2 3.
Le raffinât R2 m avec m strictement supérieur à 3 peut comprendre une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 20% en masse, de préférence comprise entre 1 % et 20 %, avantageusement entre 1 % et 15% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 m.
L’extrait E’ peut comprendre une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E’.
Chacune de(des) l’extraction (s) liquide-liquide de l’étape (ii) peut(vent) être réalisée(s) :
- à une température allant de 5 à 50, de préférence de 10 à 30, et en particulier la température est la température ambiante (23 °C) ;
et/ou
- à une pression allant de 0,5 à 3 bars abs, de préférence de 0,5 à 2 bars abs, et en particulier la pression est la pression atmosphérique.
L’(les) extraction(s) liquide-liquide de l’étape (ii) susmentionnée peut être réalisée avec un solvant d’extraction SE2 ou un mélange de solvants d’extraction SE2.
Le solvant d’extraction SE2 est avantageusement choisi de sorte à être non miscible au solvant SE1 de l’extrait E1 0 (ou E) dans lequel LiFSI est en solution, et/ou à avoir une masse volumique différente de celle de SE1 .
Le solvant d’extraction SE2 peut être un solvant organique, de préférence choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des cycloalcanes, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. Par exemple on peut citer le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle, l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, le cyclohexane, et leurs mélanges.
De préférence, le solvant d’extraction SE2 est un solvant organique choisi parmi le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, le cyclohexane, et leurs mélanges. En particulier, le solvant d’extraction SE2 est l’acétate de butyle ou un mélange acétate de butyle et cyclohexane, préférentiellement le solvant d’extraction SE2 est l’acétate de butyle.
L’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) peut être réalisée dans un extracteur tel que défini précédemment, à savoir une colonne d’extraction ou un mélangeur-décanteur notamment tels que définis ci-dessus.
Selon un mode de réalisation, au moins une extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction, de préférence à contre-courant..
Selon un mode de réalisation, au moins une extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans un mélangeur-décanteur. De préférence, dans ce cas, l’extraction liquide-liquide est répétée m fois, avantageusement dans plusieurs mélangeur-décanteur en série. Le transfert entre chaque mélangeur-décanteur peut se faire par pompe ou par l’effet de la gravité.
Le rapport massique solvant d’extraction SE2/EI 0 (ou SE2/E) peut aller de 0,1 à 2, de préférence de 0,1 à 1 ,5 et avantageusement de 0,1 à 1 II s’agit du rapport massique au départ de l’extraction, à savoir en entrée d’extracteur.
Selon un mode de réalisation, lorsque l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction à contre-courant, l’extrait Ei 0 (ou E) comprenant LiFSI et le solvant SE1 , est notamment alimenté dans la partie supérieure de la colonne, tandis que le solvant d’extraction SE2 est notamment alimenté dans la partie inférieure de ladite colonne. L’extrait E2 0 obtenu est en particulier recueilli dans la partie supérieure de ladite colonne, en particulier dans une zone de tranquillisation située au-dessus du point d’alimentation de l’extrait Ei 0 (ou E) ; tandis que le raffinât R2 0 est en particulier recueilli dans la partie inférieure de ladite colonne, notamment dans une zone de tranquillisation située en-dessous du point d’alimentation du solvant d’extraction SE2.
Chaque extraction liquide-liquide de l’étape (ii) peut conduire à un extrait comprenant au moins 30%, de préférence au moins 35%, préférentiellement au moins 40%, plus préférentiellement au moins 45%, et avantageusement au moins 50% de la masse de LiFSI initialement présente dans la composition initiale (avant ladite extraction).
Par exemple :
- l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) à partir de l’extrait Ei 0 (ou E) conduit à un extrait E2 0 comprenant au moins 20%, de préférence au moins 25%, préférentiellement au moins 30%, plus préférentiellement au moins 35%, et avantageusement au moins 40% de la masse de LiFSI initialement présente dans l’extrait Ei 0 (ou E); - l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) à partir du raffinât R2 0 conduit à un extrait E2 I comprenant au moins 20%, de préférence au moins 25%, préférentiellement au moins 30%, plus préférentiellement au moins 35%, et avantageusement au moins 40% de la masse de LiFSI initialement présente dans R2 0
Etape iiii)
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend :
(i) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide du LiFSI à partir de la composition C1 avec au moins un solvant d’extraction SE1 permettant de récupérer un raffinât R1 .0 comprenant le solvant S1 , et un extrait E1 .0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE1 ,
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée n fois, avec n allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât Ri n et à un extrait Ei n, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente Ri n-i ,,
- en cas de répétition, l’étape (i) comprend le rassemblement de Ei 0 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E,
(ii) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait obtenu à l’étape (i), avec au moins un solvant d’extraction SE2, permettant de récupérer un raffinât R2 0 comprenant le solvant d’extraction SE1 , et un extrait E2 0 comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2 ;
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée m fois, avec m allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R2 m et à un extrait E2 m, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R2 m-i,
- en cas de répétition, l’étape (ii) comprend le rassemblement de E20 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E’ ;
(iii) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait obtenu à l’étape (ii), avec au moins un solvant d’extraction SE3, permettant de récupérer un raffinât R3 o comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2, et un extrait E3 O comprenant le solvant d’extraction SE1 et le solvant d’extraction SE3 ;
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée p fois, avec p allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R3 P et à un extrait E3 p, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R3 p-i ,
- en cas de répétition, l’étape (iii) comprend le rassemblement de E3 0 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E” ;
au moins une des étapes (i) ou (ii) comprenant une extraction liquide-liquide réalisée en continu.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention est tel que :
- (1 ) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et les extractions de l’étape
(ii) et de l’étape (iii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ; ou
- (2) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et l’extraction liquide-liquide de l’étape (iii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant; ou
- (3) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et l’extraction liquide-liquide de l’étape
(iii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre- courant; ou
- (4) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et les extractions de l’étape (iii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ; ou
- (5) l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, les extractions de l’étape (ii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), et l’extraction liquide-liquide de l’étape (iii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant; ou
- (6) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), l’extraction liquide-liquide de l’étape (ii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant, et les extractions de l’étape (iii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu) ;
- (7) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), les extractions de l’étape (ii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs- décanteurs en série (en continu ou en discontinu), et l’extraction liquide-liquide de l’étape (iii) est réalisée dans une colonne d’extraction en continu, de préférence à contre-courant ;
- (8) l’extraction (les extractions) de l’étape (i) est(sont) réalisée(s) au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu), les extractions de l’étape (ii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs- décanteurs en série (en continu ou en discontinu), et les extractions de l’étape (iii) sont réalisées au moyen de plusieurs mélangeurs-décanteurs en série (en continu ou en discontinu, au moins une extraction étant réalisée en continu.
L’(les) extraction(s) liquide-liquide de l’étape (iii) susmentionnée peut être réalisée avec un solvant d’extraction SE3 ou un mélange de solvants d’extraction SE3.
Le solvant d’extraction SE3 peut être choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des cycloalcanes, des alcanes, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. Par exemple on peut citer le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, le cyclohexane, le pentane, l’heptane, l’hexane, et leurs mélanges.
De préférence, le solvant d’extraction SE3 est un solvant organique, de préférence choisi parmi le diéthylcarbonate, le diméthylcarbonate, l’éthylméthyl carbonate, le méthyl-t- butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de méthyle l’acétate de butyle, le propionate de méthyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, le cyclohexane, le pentane, l’heptane, l’hexane, et leurs mélanges. En particulier, le solvant d’extraction SE3 est le cyclohexane.
Procédé
Le procédé selon l’invention peut également comprendre une étape supplémentaire de concentration de l’extrait obtenu à l’étape (ii) (E2 o ou E’) et/ou du raffinât obtenu à l’étape (iii) (R3 o ou R3 P). Dans ce cas particulier, toute étape ultérieure éventuelle à l’étape (ii) est réalisée sur l’extrait concentré. L’étape de concentration peut être réalisée par tout moyen d’évaporation connu de l’homme du métier, par exemple avec un évaporateur sous pression réduite.
L’étape de concentration peut être réalisée à une pression inférieure à 50 mbar abs (de préférence inférieure à 30 mbar abs), et/ou à une température comprise entre 25°C et 60 °C, de préférence entre 25 °C et 50 °C, préférentiftement entre 30 °C et 45 °C, par exemple à 40 °C.
L’étape de concentration peut être réalisée en deux temps, à savoir comprendre :
- une première étape de concentration réalisée dans un évaporateur sous pression réduite ; et
- une seconde étape de concentration réalisée dans un évaporateur à film mince à court trajet, dans les conditions suivantes :
- température comprise entre 30 °C et 95 °C, de préféence entre 30 °C et 90 °C, préférentiellement entre 40 °C et 85 °C ;
- pression comprise entre 10-3 mbar abs et 5 mbar abs ;
- temps de séjour inférieur ou égal à 15 min, de préférence inférieur ou égal à 10 min, et avantageusement inférieur ou égal à 5 min.
Dans le cadre de l’invention, et sauf mention contraire, on entend par « temps de séjour », le temps qui s’écoule entre l’entrée de la solution dans l’évaporateur et la sortie de la première goutte de la solution.
Les évaporateurs à film mince à court trajet susmentionnés sont également connus sous la dénomination « Wiped film short path » (WFSP). Ils sont typiquement appelés ainsi car les vapeurs générées lors de l’évaporation effectuent un « court trajet » (courte distance) avant d’être condensées au condenseur. Parmi les évaporateurs à film mince à court chemin (short path), on peut notamment citer les évaporateurs commercialisés par les sociétés Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh ou VTA Process.
Le procédé selon l’invention peut également comprendre en outre une étape supplémentaire de purification de l’extrait obtenu à l’issue de l’étape (ii) susmentionnée (E2 o ou E’, ledit E2 o ou E’ ayant éventuellement été soumis à une étape de concentration) ou à l’issue de l’étape (iii) susmentionnée (R3 0 ou R3 p, ledit R3 0 ou R3 p ayant éventuellement été soumis à une étape de concentration). L’étape de purification supplémentaire peut être réalisée par toute méthode conventionnelle connue. Il peut s’agir par exemple d’une étape de recristallisation. De préférence, l’étape de recristallisation est :
- réalisée à température inférieure ou égale à 25°C; et/ou
- réalisée dans un solvant organique choisi parmi les solvants chlorés, tel que par exemple le dichlorométhane, parmi les alcanes tels que pentane, hexane, cyclohexane, heptane, et les solvants aromatiques, tel que par exemple le toluène. De préférence, le LiFSI cristallisé à l’issue de l’étape de recristallisation est récupéré par filtration.
Le procédé selon l’invention permet avantageusement un meilleur transfert de masse du LiFSI d’une phase liquide dans une autre, ce qui a pour effet de minimiser la quantité de solvants utilisée. En outre, le procédé permet avantageusement de réduire la durée globale du procédé de purification, et de réduire les temps de contact entre les solvants et le LiFSI. En particulier, lorsqu’un des solvants d’extraction est l’eau, la réduction de la quantité d’eau et des temps de contact avec le LiFSI, permet avantageusement d’éviter l’hydrolyse dudit LiFSI et ainsi sa contamination par les sulfates générés par l’hydrolyse. De plus, le procédé selon l’invention permet avantageusement de minimiser la taille des équipements utilisés, ainsi que leur nombre, ce qui a pour conséquence une simplification du procédé et un coût d’investissement moindre. Ces avantages sont d’autant plus observés avec la mise en œuvre d’une extraction liquide-liquide dans une colonne d’extraction en continu.
Le procédé selon l’invention conduit avantageusement à un LiFSI de haute pureté, et en particulier comprenant une teneur réduite à la fois en eau et en sulfates. En particulier, le procédé conduit à un LiFSI ayant une pureté au moins égale à 99,5% en poids, avantageusement au moins égale à 99,95 % en poids, et préférentiellement au moins égale à 99,99% et comprenant éventuellement les impuretés suivantes dans les teneurs indiquées : 0 < H20< 100 ppm (de préférence 0 < H20< 50 ppm) , 0 < Cl < 10Oppm (de préférence 0 < CI-
< 50 ppm), 0 < S0 2 < 100 ppm (de préférence 0 < S0 2 < 50 ppm), 0 < F < 20 ppm, 0 < FS03Li
< 20 ppm, 0 < FS02NH2 < 5 ppm, 0 < K+ < 50 ppm, et 0 < Na+ < 80 ppm.
Dans le cadre de l’invention, le terme de « ppm » s’entend de ppm en poids.
Dans le cadre de l’invention, par « compris entre x et y », ou « allant de x à y », on entend un intervalle dans lequel les bornes x et y sont incluses. Par exemple, la température «comprise entre 30 et 100 ° C » inclus notamment les valeurs 30 °C et 100°C.
Tous les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés les uns avec les autres. En particulier, chaque mode de réalisation d’une étape quelconque du procédé de l’invention peut être combiné avec un autre mode de réalisation particulier.
Les exemples suivants permettent d’illustrer l’invention, sans toutefois la limiter. EXEMPLES :
Exemple 1 : extraction du LiFSI contenu dans une phase organique par de l’eau
Trois mélangeurs décanteurs sont opérés en série. Le premier mélangeur est alimenté par une solution organique contenant LiFSI avec un débit de 360 g/h, et par de l’eau déminéralisée avec un débit de 180 g/h. La phase organique de départ contient 39,5 % pds de LiFSI. Le solvant organique est l’acétate de butyle.
Le premier mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une première phase aqueuse et une première phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La première phase organique soutirée du premier décanteur alimente le second mélangeur. Ce second mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 180 g/h.
Le second mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une seconde phase aqueuse et une seconde phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La seconde phase organique soutirée du second décanteur alimente le troisième mélangeur. Ce troisième mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 120 g/h.
Le troisième mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une troisième phase aqueuse et une troisième phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu.
Les 3 phases aqueuses sont regroupées pour obtenir une phase aqueuse d’extraction. La troisième phase organique constitue le raffinât et peut être recyclée dans le procédé de production de LiFSI.
Ce procédé permet d’extraire 93% du LiFSI contenu dans la phase organique. Les résultats sont compilés dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000021_0001
Exemple 2 : extraction du LiFSI contenu dans une phase aqueuse par de l’acétate de butyle
Trois mélangeurs décanteurs sont opérés en série. Le premier mélangeur est alimenté par une solution aqueuse contenant LiFSI avec un débit de 300 g/h, et par de l’acétate de butyle avec un débit de 150 g/h. La phase aqueuse de départ contient 41 ,2 % pds de LiFSI.
Le premier mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une première phase aqueuse et une première phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La première phase aqueuse soutirée du premier décanteur alimente le second mélangeur. Ce second mélangeur est également alimenté par de l’acétate de butyle avec un débit de 150 g/h. Le second mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une seconde phase aqueuse et une seconde phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La seconde phase aqueuse soutirée du second décanteur alimente le troisième mélangeur. Ce troisième mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 150 g/h.
Le troisième mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une troisième phase aqueuse et une troisième phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu.
Les 3 phases organiques sont regroupées pour obtenir une phase organique d’extraction. La troisième phase aqueuse constitue le raffinât.
Ce procédé permet d’extraire 91 % du LiFSI contenu dans la phase organique. Les résultats sont compilés dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000022_0001
Exemple 3 : extraction du LiFSI contenu dans une phase organique par de l’eau
Trois mélangeurs décanteurs sont opérés en série. Le premier mélangeur est alimenté par une solution organique contenant LiFSI avec un débit de 43 kg/h, et par de l’eau déminéralisée avec un débit de 22 kg/h. La phase organique de départ contient 36,0 % pds de LiFSI. Le solvant organique est l’acétate de butyle.
Le premier mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une première phase aqueuse et une première phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La première phase organique soutirée du premier décanteur alimente le second mélangeur. Ce second mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 15 kg/h.
Le second mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une seconde phase aqueuse et une seconde phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La seconde phase organique soutirée du second décanteur alimente le troisième mélangeur. Ce troisième mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 1 1.2 kg/h.
Le troisième mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une troisième phase aqueuse et une troisième phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu.
Les 3 phases aqueuses sont regroupées pour obtenir une phase aqueuse d’extraction. La troisième phase organique constitue le raffinât et peut être recyclée dans le procédé de production de LiFSI.
Ce procédé permet d’extraire 95 % du LiFSI contenu dans la phase organique. Les résultats sont compilés dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000023_0001
Exemple 4 : extraction du LiFSI contenu dans une phase aqueuse par de l’acétate de butyle
Trois mélangeurs décanteurs sont opérés en série. Le premier mélangeur est alimenté par une solution aqueuse contenant LiFSI avec un débit de 35.7 kg/h, et par de l’acétate de butyle avec un débit de 14 kg/h. La phase aqueuse de départ contient 41 ,5 % pds de LiFSI.
Le premier mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une première phase aqueuse et une première phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La première phase aqueuse soutirée du premier décanteur alimente le second mélangeur. Ce second mélangeur est également alimenté par de l’acétate de butyle avec un débit de 14 kg/h. Le second mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une seconde phase aqueuse et une seconde phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu. La seconde phase aqueuse soutirée du second décanteur alimente le troisième mélangeur. Ce troisième mélangeur est également alimenté par de l’eau déminéralisée avec un débit de 13.5 kg/h.
Le troisième mélangeur est associé à un décanteur qui permet d’obtenir une troisième phase aqueuse et une troisième phase organique, ces 2 phases étant soutirées en continu.
Les 3 phases organiques sont regroupées pour obtenir une phase organique d’extraction. La troisième phase aqueuse constitue le raffinât.
Ce procédé permet d’extraire 94 % du LiFSI contenu dans la phase organique. Les résultats sont compilés dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000024_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de purification d’un sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide en solution dans une composition C1 comprenant au moins un solvant S1 , ledit procédé comprenant au moins une étape d’extraction liquide-liquide en continu.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l’étape d’extraction liquide-liquide est réalisée dans un extracteur choisi parmi les colonnes d’extractions, et les mélangeurs- décanteurs.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant :
- (i) une étape comprenant au moins une extraction liquide-liquide du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide à partir de la composition C1 avec au moins un solvant d’extraction SE1 permettant de récupérer un raffinât Ri o comprenant le solvant S1 , et un extrait Ei 0 comprenant sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide et le solvant d’extraction SE1 ;
- (i) une étape comprenant au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait Ei 0, avec au moins un solvant d’extraction SE2, permettant de récupérer un raffinât R20 comprenant le solvant d’extraction SE1 , et un extrait E2 0 comprenant du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide et le solvant d’extraction SE2 ;
au moins une des étapes (i) ou (ii) comprenant une extraction liquide-liquide réalisée en continu.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant :
(i) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide à partir de la composition C1 avec au moins un solvant d’extraction SE1 permettant de récupérer un raffinât R1 .0 comprenant le solvant S1 , et un extrait Ei.0 comprenant du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide et le solvant d’extraction SE1 ,
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée n fois, avec n allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât Ri n et à un extrait Ei n, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente Ri n-i ,, - en cas de répétition, l’étape (i) comprend le rassemblement de Ei 0 avec chacun des extraits formés pour former un extrait E,
(ii) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait obtenu à l’étape (i), avec au moins un solvant d’extraction SE2, permettant de récupérer un raffinât R2 0 comprenant le solvant d’extraction SE1 , et un extrait E2 0 comprenant du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide et le solvant d’extraction SE2 ;
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée m fois, avec m allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R2 m et à un extrait E2 m, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R2 m-i,
- en cas de répétition, l’étape (ii) comprend le rassemblement de E20 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E’ ;
au moins une des étapes (i) ou (ii) comprenant une extraction liquide-liquide réalisée en continu.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel :
- l’étape (i) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu ; ou
- l’étape (ii) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu ; ou
- chacune des étapes (i) et (ii) comprend une ou plusieurs extractions liquide-liquide réalisées en continu,
ledit procédé étant de préférence caractérisé en ce que :
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (i) sont réalisées en continu ; ou
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (ii) sont réalisées en continu ; ou
- toutes les extractions liquide-liquide de l’étape (i) et de l’étape (ii) sont réalisées en continu.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel :
la composition C1 comprend le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide dans une teneur massique allant de 5% à 55%, de préférence de 5% à 50%, préférentiellement de 10% à 55%, avantageusement de 10% à 50%, par exemple de 10% à 40%, en particulier de 15% à 40%, et préférentiellement de 25% à 35% en masse, par rapport à la masse totale de la composition C1 ; et/ou - le raffinât Ri o comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide inférieure ou égale à 40% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 40 %, avantageusement entre 10 % et 35% par rapport à la masse totale dudit raffinât Ri o ; et/ou
- l’extrait Ei 0 comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 50 %, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit extrait Ei 0 ; et/ou
- le raffinât R1 1 (lorsque n = 1 ) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide inférieure ou égale à 35% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 35 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit raffinât R1 1 ; et/ou
- l’extrait E1 1 (lorsque n = 1 ) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E1 1 ; et/ou
- le raffinât RI 2 (lorsque n = 2) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide inférieure ou égale à 30% en masse, de préférence comprise entre 1 % et 30 %, avantageusement entre 1 % et 25% par rapport à la masse totale dudit raffinât RI 2 ; et/ou
- l’extrait EI 2 (lorsque n = 2) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 35 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait EI 2 ; et/ou
- le raffinât RI 3 (lorsque n = 3) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide inférieure ou égale à 25% en masse, de préférence comprise entre 1 % et 25 %, avantageusement entre 1 % et 20% par rapport à la masse totale dudit raffinât RI 3 ; et/ou
- l’extrait EI 3 (lorsque n = 3) comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 2% en masse, de préférence comprise entre 2 % et 30 %, avantageusement entre 2 % et 25% par rapport à la masse totale dudit extrait EI 3 ; et/ou
l’extrait E comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 10 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la composition C1 comprend le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide dans une teneur massique allant de 10% à 55%, avantageusement de 10% à 40% par rapport à la masse totale de la composition C1 .
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’extrait Ei 0 comprend une teneur massique en sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10% et 50%, avantageusement entre 10% et 40% par rapport à la masse totale dudit extrait Ei 0
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel l’extrait Ei 0 comprend au moins 25% en poids, de préférence au moins 30%, préférentiellement au moins 35% en poids de la masse de LiFSI initialement présente dans la composition C1.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le solvant d’extraction SE1 est choisi parmi un solvant aqueux, et un solvant organique choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges..
1 1. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le solvant d’extraction SE1 est un solvant aqueux, préférentiellement de l’eau désionisée.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 1 1 , dans lequel le rapport massique solvant d’extraction SE1 /composition C1 peut aller de 0,2 à 5,0, de préférence de 0,5 à 5,0, de préférence encore de 0,5 à 4,0, et avantageusement de 0,5 à 3,0.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 12, dans lequel le rapport massique solvant d’extraction SE1/composition C1 peut aller de 0,2 à 1 ,0.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 13, dans lequel :
- l’extraction liquide-liquide de l’étape (i) est réalisée dans un extracteur choisi parmi une colonne d’extraction (de préférence en contre-courant) ou un mélangeur- décanteur ; et/ou
- l’extraction de l’étape (ii) est réalisée dans un extracteur choisi parmi une colonne d’extraction (de préférence en contre-courant) ou un mélangeur-décanteur.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 14, comprenant une étape supplémentaire de concentration de l’extrait obtenu à l’étape (i), entre l’étape (i) et (ii).
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 15, dans lequel :
- le raffinât R2 0 comprend une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 50% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 50 %, avantageusement entre 10 % et 45% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 0 ; et/ou
- l’extrait E2 0 comprend une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 50 %, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit extrait E2 0 ; et/ou
- le raffinât R2 I comprend une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 45% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 45 %, avantageusement entre 10 % et 40% par rapport à la masse totale dudit raffinât R2 I ; et/ou
- l’extrait E2 I comprend une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 10% en masse, de préférence comprise entre 10 % et 40 %, avantageusement entre 10 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E2 I ; et/ou
- le raffinât R22 comprend une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 40% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 5 % et 35% par rapport à la masse totale dudit raffinât R22 ; et/ou
- l’extrait E22 comprend une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 30 %, avantageusement entre 5 % et 25% par rapport à la masse totale dudit extrait E22 ; et/ou
- le raffinât R23 comprend une teneur massique en LiFSI inférieure ou égale à 35% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 35 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit raffinât R23 ; et/ou
- l’extrait E23 comprend une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 25 %, avantageusement entre 5 % et 20% par rapport à la masse totale dudit extrait E23 ; et/ou
- l’extrait E’ comprend une teneur massique en LiFSI supérieure ou égale à 5% en masse, de préférence comprise entre 5 % et 40 %, avantageusement entre 5 % et 30% par rapport à la masse totale dudit extrait E’.
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 16, dans lequel le solvant d’extraction SE2 est un solvant organique, de préférence choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des cycloalcanes, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges, le solvant d’extraction SE2 étant de préférence un solvant organique choisi dans le groupe constitué du diéthylcarbonate, du diméthylcarbonate, de l’éthylméthyl carbonate, du méthyl-t-butyl éther, du cyclopentylméthyl éther, de l’acétate d’éthyle, de l’acétate de propyle, de l’acétate de méthyle, de l’acétate de butyle, du propionate de méthyle, du dichlorométhane, du tétrahydrofurane, de l’acétronitrile, du diéthyléther, du cyclohexane, et de leurs mélanges, le solvant SE2 étant en particulier l’acétate de butyle ou un mélange acétate de butyle et cyclohexane, le solvant SE2 étant préférentiellement l’acétate de butyle.
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 17, dans lequel le rapport massique solvant d’extraction SE2/Ei 0 (ou SE2/E) peut aller de 0,1 à 2, de préférence de 0,1 à 1 ,5, et avantageusement de 0,1 à 1.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 18, comprenant en outre:
(iii) une étape comprenant :
- au moins une extraction liquide-liquide de l’extrait obtenu à l’étape (ii), avec au moins un solvant d’extraction SE3, permettant de récupérer un raffinât R3 o comprenant LiFSI et le solvant d’extraction SE2, et un extrait E3 O comprenant le solvant d’extraction SE1 et le solvant d’extraction SE3 ;
- l’extraction liquide-liquide pouvant être répétée p fois, avec p allant de 1 à 10, de préférence de 1 à 4, chaque extraction conduisant à un raffinât R3 p et à un extrait E3 p, chaque extraction liquide-liquide étant effectuée à partir du raffinât obtenu à l’extraction précédente R3 p-i ,
- en cas de répétition, l’étape (iii) comprend le rassemblement de E3 0 avec chacun des extraits formés pour obtenir un extrait E”.
20. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 19, comprenant une étape supplémentaire de concentration de l’extrait obtenu à l’étape (ii) (E2 0 ou E’) et/ou de l’extrait obtenu à l’étape (iii) (R3 0 ou R3 p).
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel l’étape de concentration comprend :
- une première étape de concentration réalisée dans un évaporateur sous pression réduite ; et
- une seconde étape de concentration réalisée dans un évaporateur à film mince à court trajet, dans les conditions suivantes : - température comprise entre 30 °C et 95 °C, de préféence entre 30 °C et 90 °C, préférentiellement entre 40 °C et 85 °C ;
- pression comprise entre 103 mbar abs et 5 mbar abs ;
- temps de séjour inférieur ou égal à 15 min, de préférence inférieur ou égal à 10 min, et avantageusement inférieur ou égal à 5 min.
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