[发明专利]一种吡啶环磺酰亚胺碱金属盐的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种吡啶环磺酰亚胺碱金属盐的制备方法。

背景技术

LiPF₆热稳定差，容易水解，使用LiPF₆的锂离子电池在高温(>55℃)下工作时，循环性能和使用寿命大为缩减。而其它常见的锂盐中，如高氯酸锂(LiClO₄)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、三氟甲基磺酸锂(Li[CF₃SO₃])、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双草酸硼酸锂(LiBOB)等，由于分别存在不同方面的性能缺陷，使这些锂盐未能在锂离子电池中获得广泛使用。因此，研究开发化学稳定性好，电化学性能优异的新型导电锂盐电解质材料取代LiPF6是开发大型动力电池和大型储能电子器件的重要研究方向，

含氟烷基磺酰亚胺及其碱金属盐，特别是锂盐，是重要的含氟离子化合物，在锂离子电池、超级电容器、以及铝电解电容器等清洁能源器件用高性能非水电解质材料、以及新型高效催化剂等领域，均具有重要的产业化应用价值，然而在吡啶环磺酰亚胺碱金属盐的制备过程中还存在一定的缺陷，比如步骤繁琐、产物不易分离提纯等，有待进一步的完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种操作步骤简短，产物易分离提纯的吡啶环磺酰亚胺碱金属盐的制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种吡啶环磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，包括如下步骤：

(1)在氩气保护下，将吡啶环磺酰氯、磺酰胺、缚酸剂和适量的有机溶剂在搅拌条件下混合于反应瓶中进行反应，反应温度为-20～60℃，反应时间为8～48h，形成含有亚胺化合物的有机溶液，经过减压、过滤后，除掉所述有机溶液中产生的固体副产物；

(2)在搅拌条件下，分次将为亚胺化合物化学计量的1.0～3倍的无水碱金属化合物固体加入到步骤(1)中有机溶液中，继续反应5～20小时，减压并滤去不溶物，得到吡啶环磺酰亚胺碱金属盐粗品；

(3)选择极性和弱极性复合溶剂进行重结晶，过滤，减压干燥后得到目标产品，并具有如下式分子结构

R₁-R₄为H、F、CF₃、C₂F₅、C₄F₉、C₆F₁₃、CF₃O，CF₃CH₂O、(CF₃)₂CHO、CN中的任意一基团；

R₅＝F、CF₃、C₂F₅、C₄F₉、C₆F₁₃、CF₃O，CF₃CH₂O、(CF₃)₂CHO、或

R₁-R₄相同或不同；

吡啶环上的磺酸基可位于邻位、间位或者对位；

M＝Li、Na、K、Rb或Cs。

进一步地，步骤(1)中有机溶液反应温度为-5～30℃，反应时间为10～16h。

进一步地，步骤(1)中吡啶环磺酰氯、磺酰胺按化学计量摩尔比为1：0.5～3：1的比例进行配比。

更进一步地，所述吡啶环磺酰氯、磺酰胺按化学计量摩尔比为1：0.8～2：1的比例进行配比。

进一步地，步骤(1)中所述缚酸剂为三乙胺、三丙胺、三丁胺、吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶中的一种或几种的组合；所述有机溶剂为乙腈、硝基甲烷、四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、硝基甲烷、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、丙酮、乙二醇二甲醚、二甲基亚砜中的一种或几种的组合。所述缚酸剂和磺酰胺按化学计量摩尔比为1：0.5～3：1的比例进行配比。

进一步地，步骤(1)中所述缚酸剂和磺酰胺按化学计量摩尔比为1：0.8～2：1的比例进行配比。

进一步地，步骤(2)中在搅拌条件下，无水碱金属化合物固体的摩尔数为亚胺化合物的1.1～2倍，继续反应时间为8～12小时。