本發(fā)明涉及化合物制備技術領域，尤其涉及一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。
背景技術：
氟代磺酰亞胺及相關化合物在材料化學和電化學儲能領域起到極其重要的作用，尤其是三氟甲基磺酰亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰在鋰離子電池中具有重要的產業(yè)化應用價值。雙氟磺酰亞胺是制備鋰鹽以及其它堿金屬鹽和衍生物的重要原材料，雙氟磺酰亞胺一般由雙氯磺酰亞胺氟化制備，雙氯磺酰亞胺的制備工藝主要包括：1)五氯化磷、氨基磺酸和氯磺酸反應制備(k.ruffetal,inorg.synth.1968，11,138)；2)氨基磺酸、二氯亞砜和氯磺酸反應制備(m.beran,z.anorgallgchem.,2005,631,55)。氟化試劑主要有三氟化砷、三氟化銻、氟化鋅、無水氟化氫、三氟化鉍等。雙氟磺酰亞胺鋰制備方法有：1)雙氟磺酰亞胺鉀和其它鋰鹽交換制備(例如高氯酸鋰和四氟硼酸鋰)(m.beran,polyhedron,2006,25,1292)；2)雙氟磺酰亞胺或者銨鹽和碳酸鋰(或者氫氧化鋰)中和制備(cn101980955a，cn102405189a，cn102917979a，cn104925765a)。但是，現有的方法存在產率低、離子雜質含量高等缺陷。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池所需的高純度雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。
為解決以上技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：一種雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，具體包括以下步驟：
1)氟磺酰胺在水溶液或者有機溶劑中與碳酸鋰作用制備氟磺酰胺鋰；
2)硫酰氯和氟化試劑反應制備硫酰氟，所制備的硫酰氟直接通入氟磺酰胺鋰溶液中，加入叔胺作為縛酸劑，制備得到雙氟磺酰亞胺銨鹽；
3)將步驟2)所述的雙氟磺酰亞胺銨鹽溶解到水溶液中，通過酸性樹脂交換得到雙氟磺酰亞胺水溶液；
4)向雙氟磺酰亞胺水溶液中加入碳酸鋰，調節(jié)水溶液ph值呈中性，過濾除去不溶物，減壓除去大部分水，加入弱極性有機溶劑析出雙氟磺酰亞胺鋰粗產品，進一步減壓干燥；
5)步驟4)制備得到的干燥雙氟磺酰亞胺鋰粗產品中，加入干燥的極性溶劑，攪拌溶解，過濾除去不溶物，減壓除去大部分強極性溶劑，加入弱極性溶劑進行重結晶操作，過濾后減壓干燥得到產品。
優(yōu)選的，步驟1)中所述有機溶劑包括乙腈、丙酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙醚和甲基叔丁基醚中的至少一種。
優(yōu)選的，步驟2)所述的氟化試劑包括氟化鈉、氟化鉀、氟化鋅、三氟化銻中的至少一種，硫酰氯和氟化試劑的化學計量摩爾比為1：2～1：5。
優(yōu)選的，所述硫酰氯和氟化試劑的化學計量摩爾比為1：2.2～1：4，反應溫度為25～80℃。
優(yōu)選的，步驟2)中所述叔胺包括三乙胺、三丙胺、三丁胺、二異丙基乙基胺、吡啶、甲基吡啶、咪唑中的至少一種。
優(yōu)選的，步驟3)所述的酸性樹脂為磺酸型的強酸性樹脂或羧酸型的弱酸性樹脂。
優(yōu)選的，步驟4)中所述的弱極性溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、氯苯、氟苯。
優(yōu)選的，步驟4)中所述減壓干燥的溫度為60～120℃。
優(yōu)選的，步驟5)中所述的極性溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、乙腈、丙腈、丙酮、四氫呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、丙醚、丁醚、乙二醇二甲醚。
優(yōu)選的，步驟5)中所述的弱極性溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、氯苯、氟苯。
本發(fā)明提供的制備工藝簡單，反應時間短，收率高，且能有效控制金屬離子和陰離子雜質，能夠制備得到高純度的雙氟磺酰亞胺鋰目標產物。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說明。
實施例1：
fso2nh2+li2co3→fso2nhli
so2cl2+kf→so2f2
fso2nhli+so2f2+py→fso2nhso2f·py
fso2nhso2f+li2co3→fso2nliso2f
500ml的反應瓶中加入49.5g(0.5mol)氟磺酰胺，冰水浴下加入乙腈作為溶劑，加入20.4g(0.275mol)無水碳酸鋰，攪拌至中性，減壓過濾，得到澄清濾液后減壓干燥，得到氟磺酰胺鋰粗產品。
500ml的反應瓶，加入上步所制備的氟磺酰胺鋰，加入200ml干燥乙腈以及39.5g(0.5mol)吡啶，冰水浴，另取一個500ml的反應瓶加入135g(1mol)硫酰氯，200ml碳酸二乙酯，69.6g(1.2mol)無水氟化鉀，磁力攪拌，控溫80度，反應瓶接上-20度的回流冷凝管，冷凝管另一端通入氟磺酰胺鋰/乙腈溶液中，反應8個小時后停止。減壓過濾得到澄清濾液，減壓除去乙腈，得到雙氟磺酰亞胺吡啶鹽。
將雙氟磺酰亞胺吡啶鹽溶解到水中，通過磺酸型酸樹脂交換，得到雙氟磺酰亞胺水溶液，加入碳酸鋰，調節(jié)ph值為中性，過濾除去固體，減壓濃縮水溶液，加入甲苯析出晶體，過濾后減壓干燥。再加入干燥的碳酸二甲酯溶劑，溶解后過濾除去不溶物，減壓除去大量碳酸二甲酯，加入甲苯進行重結晶操作，所得固體減壓干燥后得到65克產品。(19f-nmr,51.4；cl-nd；so42-nd；k<1ppm；na<5ppm；mg<1ppm；ca<1ppm；fend；hgnd；crnd)。
實施例2：
fso2nh2+lioh→fso2nhli
so2cl2+naf→so2f2
fso2nhli+so2f2+(c2h5)3n→fso2nhso2f·py
fso2nhso2f+lioh→fso2nliso2f
500ml的反應瓶中加入49.5g(0.5mol)氟磺酰胺，冰水浴下加入乙腈作為溶劑，加入6.6g(0.275mol)氫氧化鋰，攪拌至中性，減壓過濾，得到澄清濾液后減壓干燥，得到氟磺酰胺鋰粗產品。
500ml的反應瓶，加入上步所制備的氟磺酰胺鋰，加入200ml干燥乙腈以及50.5g(0.5mol)三乙胺，冰水浴，另取一個500ml的反應瓶加入135g(1mol)硫酰氯，200ml碳酸二乙酯，50.4g(1.2mol)無水氟化鈉，磁力攪拌，控溫80度，反應瓶接上-20度的回流冷凝管，冷凝管另一端通入氟磺酰胺鋰/乙腈溶液中，反應8個小時后停止。減壓過濾得到澄清濾液，減壓除去乙腈，得到二氟磺酰亞胺三乙胺鹽。
將二氟磺酰亞胺三乙胺鹽溶解到水中，通過磺酸型酸樹脂交換，得到二氟磺酰亞胺水溶液，加入氫氧化鋰，調節(jié)ph值為中性，過濾除去固體，減壓濃縮水溶液，加入甲苯析出晶體，過濾后減壓干燥。再加入干燥的碳酸二甲酯溶劑，溶解后過濾除去不溶物，減壓除去大量碳酸二甲酯，加入甲苯進行重結晶操作，所得固體減壓干燥后得到63克產品。(19f-nmr,51.6；cl-nd；so42-nd；k<1ppm；na<5ppm；mg<1ppm；ca<1ppm；fend；hgnd；crnd)。
對比例1：
500ml的反應瓶中加入21.9g(0.1mol)雙氟磺酰亞胺鉀，室溫下加入100ml碳酸二甲酯作為溶劑，加入9.4g(0.1mol)四氟硼酸鋰，攪拌3個小時，減壓過濾，得到澄清濾液后減壓干燥，得到18.2g雙氟磺酰亞胺鋰產品。(19f-nmr,51.4；cl-10ppm；so42-20ppm；k1800ppm；na5ppm；mg<1ppm；ca<1ppm；fend；hgnd；crnd)。
對比例2：
500ml的反應瓶中加入42.8g(0.2mol)雙氯磺酰亞胺，室溫下加入24.7g(0.24mol)無水氟化鋅，攪拌5個小時后，水泵減壓蒸餾得到雙氟磺酰亞胺粗產品，反復蒸餾三次得到27.2g雙氟磺酰亞胺。
將27.2g雙氟磺酰亞胺溶解到100mldmc中，加入15.2g(0.15mol)三乙胺，然后加入50ml水和12.6g氫氧化鋰，攪拌2個小時后分出有機相，減壓干燥后得到雙氟磺酰亞胺鋰粗產品，碳酸二甲酯/甲苯混合溶劑重結晶，過濾，減壓干燥得到16.8克雙氟磺酰亞胺鋰。19f-nmr,51.5；cl-12ppm；so42-15ppm；k<2ppm；na<5ppm；mg<1ppm；ca<1ppm；fend；hgnd；crnd)。
由實施例1、2和對比例1、2結果可以看出，由于二氯磺酰亞胺和二氟磺酰亞胺沸點相差不是太大，導致二氟磺酰亞胺難免混雜較多量的氯離子，因此產品氯含量較高。對比例1采用離子交換法制備二氟磺酰亞胺鋰，由于副產物鉀鹽很難通過沉淀/過濾的方法充分去除，導致產品鉀離子含量非常高，遠超出鋰離子電池電解液的規(guī)格。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。