[发明专利]一种双（氟磺酰基）亚胺盐的制备方法

说明书

本发明涉及含氟材料的化学合成领域，特别是涉及一种双（氟磺酰基）亚胺盐的制备方法。本发明提供一种双（氟磺酰基）亚胺盐的制备方法，包括如下步骤：双（氟磺酰基）亚胺与碱金属氟化物MF、四卤化硅在溶剂存在的条件下进行置换反应，制备获得双（氟磺酰基）亚胺盐。本发明所提供的双（氟磺酰基）亚胺盐的制备方法避免在生产过程中使用大量的水，缓解了环保压力，同时避免使水分引入导致的产品分解质量下降，更加适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及含氟材料的化学合成领域，特别是涉及一种双(氟磺酰基)亚胺盐的制备方法。

背景技术

双(氟磺酰基)亚胺盐，作为二次电池电解质的关键添加剂材料，具有很高的产业化应用价值。双(氟磺酰基)亚胺盐遇水或潮湿环境受热会导致变质，分解产生氟化氢；电解液中的溶剂在氟化氢催化作用下会发生聚合，从而导致电解液黏度增加，电导率降低。另外，氟化氢对电池性能的影响主要在于：电解液中含有的氟化氢在锂电池首次充放电过程中，会在碳负极上发生如下电化学还原反应：

HF+e^-+Li⁺→LiF+1/2H₂

反应产生的LiF是一种热力学稳定的组分，在电池中导锂能力较差，碳负极表面SEI膜组分中LiF含量增多，会导致电极与电解液界面阻抗的增大，从而增大电池内阻。另外电解液中的氟化氢会和电极表面上的SEI膜发生反应，生成水，而产生的水又进一步与双(氟磺酰基)亚胺盐反应生成氟化氢，该过程不断循环，导致电池比容量、循环效率等不断减小，直至整个电池被破坏。

专利CN103391896A公开了一种二(氟磺酰基)亚胺钠盐的制备方法，即由二(氟磺酰基)亚胺铵盐的乙酸丁酯溶液与氢氧化钠水溶液减压回流条件下反应，反应液经分液后用乙酸丁酯萃取多次后蒸馏、重结晶得到产品。该方法操作繁琐，工业生产上对设备条件要求很高；另外，反应在含水体系下进行，一方面产生大量工业废水造成污染，另外双(氟磺酰基) 亚胺盐对水敏感，需经过复杂的程序将水分去除，否则产品易发生分解，导致纯度下降。

专利US2004097757公开了一种双氟磺酰亚胺钾盐的制备方法，即使用KF与双氯磺酰亚胺在硝基甲烷溶剂中反应制成。然而由于使用了5倍量的KF，不但增加了工业生产成本，而且反应剩余的KF混合在KFSI产品中，尚无有效方法将其去除干净，残留的KF对电池性能影响不利。

专利CN103935970A公开了一种双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)的制备方法，首先由80mol氟化氢与6mol双氯磺酰亚胺(HClSI)进行氟化反应，得到双氟磺酰亚胺(HFSI)的氟化氢溶液。再向该溶液中加入6mol氟化锂进行离子交换反应，经过滤和真空加热干燥得到双氟磺酰亚胺锂。反应如下：

HCISI+HF→HFSI+HCI

该方法中使用大量的氟化氢，因存在下列反应而消耗LiF，使原料转化率降低。

HF+LiF→LiHF₂

另外，氟化氢在氢键作用力下会与LiFSI形成稳定的络合物，经过滤或蒸馏难以脱除得到纯净的LiFSI产品，对电解质质量甚至电池的最终性能产生不利影响。

因此，本领域迫切需要一种制备双(氟磺酰基)亚胺盐的方法，以解决产品生产过程中废水量大造成环保压力和水分引入导致的产品分解质量下降，和反应进行不彻底、产物提纯工序复杂而不利于工业生产，以及产品中氟化氢残留超标的问题；使双(氟磺酰基)亚胺盐质量满足电池电解液的使用要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双(氟磺酰基)亚胺盐的制备方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双(氟磺酰基)亚胺盐的制备方法，包括如下步骤：