本發(fā)明屬于氟化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
未來三元?jiǎng)恿﹄姵馗哝嚮勤厔?shì)，對(duì)電池材料的要求越來越高，電解液要往高壓、高安全方向發(fā)展，而傳統(tǒng)鋰鹽六氟磷酸鋰由于在高溫下易分解且對(duì)水敏感，使其在高溫、高壓電領(lǐng)域的應(yīng)用受限，因此市場(chǎng)亟待新型添加劑在耐高溫、高電壓、阻燃等領(lǐng)域發(fā)揮作用。
LiFSI是三元?jiǎng)恿﹄姵刂蟹浅ｊP(guān)鍵的添加劑之一，能非常有效的改善其循環(huán)和高低溫等性能，因而LiFSI一面世就以其優(yōu)異的電化學(xué)性能受到鋰電池電解液行業(yè)的熱捧。
鋰離子二次電池因具有比能量高、工作電壓高、工作溫度較寬、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在可再生能源的儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、航空航天、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鋰離子二次電池電解質(zhì)性能的優(yōu)劣，將直接影響到鋰離子二次電池的儲(chǔ)電能力、電化學(xué)性能、安全性能等重要指標(biāo)。目前，市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的鋰離子二次電池的電解質(zhì)六氟磷酸鋰(LiPF6)存在熱穩(wěn)定性差、對(duì)水分敏感性高、易分解生成腐蝕性物質(zhì)等缺點(diǎn)，而雙氟磺酰亞胺鋰在熱穩(wěn)定性、對(duì)水分的敏感性、導(dǎo)電性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，很有希望替代LiPF6而成為新型的鋰離子二次電池電解質(zhì)，LiFSI相比于傳統(tǒng)溶質(zhì)，最大優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性高、低溫性能優(yōu)異、電導(dǎo)率高。
中國專利申請(qǐng)2014105705719公開了一種制備雙(氟磺酰)亞胺的方法，先在極性非質(zhì)子溶劑存在下，雙(氟磺酰)亞胺鉀與足夠量的強(qiáng)酸反應(yīng)制備雙(氟磺酰)亞胺粗品，再經(jīng)減壓蒸餾得到高純度的雙(氟磺酰)。其在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
所具體公開的為氯磺酸與氯磺酰異氰酸酯在100～180℃溫度下反應(yīng)14～40h制備雙(氯磺酰)亞胺，然后，雙(氯磺酰)亞胺與無水KF反應(yīng)制備雙(氟磺酰)亞胺，反應(yīng)溫度較高。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。本發(fā)明所提供的反應(yīng)中間體純度高，產(chǎn)率高，后處理簡單，工藝適合工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品純度高，完全滿足目前鋰電添加劑的需求。
一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，包括以下步驟：
1)氟磺酰異氰酸酯與氟磺酸反應(yīng)，得到雙氟磺酰亞胺；
2)雙氟磺酰亞胺與碳酸鋰反應(yīng)，得到雙氟磺酰亞胺鋰。
具體的，氟磺酰異氰酸酯的結(jié)構(gòu)式為：
具體的，步驟1)中的反應(yīng)溫度為0～35℃。
具體的，步驟1)中的反應(yīng)時(shí)間為8～24h。
具體的，步驟1)中的各反應(yīng)原料的含水量均小于500ppm。
具體的，步驟1)中：氟磺酰異氰酸酯與氟磺酸的摩爾比為1:2.2～2.6。
優(yōu)選的，步驟1)中：氟磺酰異氰酸酯與氟磺酸的摩爾比為1:2.4。
本發(fā)明所提供的雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法工藝路線短，工藝條件溫和。其中，雙氟磺酰亞胺的合成只需一步反應(yīng)，并且反應(yīng)溫度低，反應(yīng)體系簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
雙氟磺酰亞胺鋰的合成以下步驟：
在一個(gè)經(jīng)過充分干燥并且具有攪拌機(jī)、滴液漏斗、回流冷凝管、溫度計(jì)的500ml的三口燒瓶中加入氟磺酰異氰酸酯，31.5g，開動(dòng)機(jī)械攪拌，開始緩慢滴加氟磺酸50g，滴加完后，攪拌4小時(shí)后，升溫到35度左右，再攪拌反應(yīng)6～24小時(shí)后，室溫降溫后，先減壓蒸除未反應(yīng)完的氟磺酸，接著再減壓蒸餾得到產(chǎn)品雙氟磺酰亞胺，純度≧99％。
將得到的雙氟磺酰亞胺6克放入500ml的三口燒瓶中，加入20ml的水，攪拌使其溶解，再緩慢滴加用50ml溶解的1.9克的碳酸鋰，在20度下反應(yīng)攪拌反應(yīng)4小時(shí)，過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后結(jié)晶得到白色雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)物，再干燥收率為75.3％。
實(shí)施例2
在一個(gè)經(jīng)過充分干燥并且具有攪拌，滴液漏斗，回流冷凝管，溫度計(jì)的500ml的三口燒瓶中加入氟磺酰異氰酸酯，63g，開動(dòng)機(jī)械攪拌，開始緩慢滴加氟磺酸100g，滴加完后，攪拌5小時(shí)后，升溫到35度左右，再攪拌反應(yīng)8～24小時(shí)后，室溫降溫后，先減壓蒸除未反應(yīng)完的氟磺酸，接著再減壓蒸餾得到產(chǎn)品雙氟磺酰亞胺，純度≧99％。
將得到的雙氟磺酰亞胺12克放入500ml的三口燒瓶中，加入50ml的水，攪拌使其溶解，再緩慢滴加用50ml溶解的3.7克的碳酸鋰，在20度下反應(yīng)攪拌反應(yīng)5小時(shí)，過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后結(jié)晶得到白色雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)物，再干燥收率為85.3％。
實(shí)施例3
在一個(gè)經(jīng)過充分干燥并且具有攪拌，滴液漏斗，回流冷凝管，溫度計(jì)的1000ml的三口燒瓶中加入氟磺酰異氰酸酯，126g，開動(dòng)機(jī)械攪拌，開始緩慢滴加氟磺酸200g，滴加完后，攪拌10小時(shí)后，升溫到35度左右，再攪拌反應(yīng)10～24小時(shí)后，室溫降溫后，先減壓蒸除未反應(yīng)完的氟磺酸，接著再減壓蒸餾得到產(chǎn)品雙氟磺酰亞胺，純度≧99％。
將得到的雙氟磺酰亞胺24克放入500ml的三口燒瓶中，加入100ml的水，攪拌使其溶解，再緩慢滴加用100ml溶解的7.4克的碳酸鋰，在20度下反應(yīng)攪拌反應(yīng)10小時(shí)，過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后結(jié)晶得到白色雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)物，再干燥收率為90.3％。
實(shí)施例4
在一個(gè)經(jīng)過充分干燥并且具有攪拌，滴液漏斗，回流冷凝管，溫度計(jì)的2000ml的三口燒瓶中加入氟磺酰異氰酸酯189g，開動(dòng)機(jī)械攪拌，開始緩慢滴加氟磺酸300g，滴加完后，攪拌10小時(shí)后，升溫到35度左右，再攪拌反應(yīng)12～24小時(shí)后，室溫降溫后，先減壓蒸除未反應(yīng)完的氟磺酸，接著再減壓蒸餾得到產(chǎn)品雙氟磺酰亞胺，純度≧99％。
將得到的雙氟磺酰亞胺36克放入1000ml的三口燒瓶中，加入70ml的水，攪拌使其溶解，再緩慢滴加用100ml溶解的12克的碳酸鋰，在20度下反應(yīng)攪拌反應(yīng)10小時(shí)，過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后結(jié)晶得到白色雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)物，再干燥收率為95.4％。
實(shí)施例5
在一個(gè)經(jīng)過充分干燥并且具有攪拌，滴液漏斗，回流冷凝管，溫度計(jì)的2000ml的三口燒瓶中加入氟磺酰異氰酸酯157.5g，開動(dòng)機(jī)械攪拌，開始緩慢滴加氟磺酸250g，滴加完后，攪拌7小時(shí)后，升溫到35度左右，再攪拌反應(yīng)12～24小時(shí)后，室溫降溫后，先減壓蒸除未反應(yīng)完的氟磺酸，接著再減壓蒸餾得到產(chǎn)品雙氟磺酰亞胺，純度≧99％。
將得到的雙氟磺酰亞胺30克放入1000ml的三口燒瓶中，加入70ml的水，攪拌使其溶解，再緩慢滴加用80ml溶解的9.3克的碳酸鋰，在20度下反應(yīng)攪拌反應(yīng)10小時(shí)，過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后結(jié)晶得到白色雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)物，再干燥收率為96.2％。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。