[发明专利]一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法

说明书

本发明涉及一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。本发明的一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法能高效高品质、低成本制得高纯的HFSI，操作简单，副反应少，得到的HFSI品质好，纯度高且适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及氟化工锂电池电解质技术领域，具体涉及一种双（氟磺酰）亚的提取与纯化方法。

背景技术

双（氟磺酰）亚胺（CAS：14984-73-7），分子式HN(SO2F)2，简称HFSI。HFSI是一种强酸，其盐在催化、电解液、氟化剂等方面都有广泛的应用，尤其是其锂盐（LiFSI）的热稳定性很高，200℃以下不分解，化学稳定性也很好，明显优于六氟磷酸锂（LiPF6）。所以，HFSI成了研究锂电池电解液中间重要的产物，再加上本身是非常好的酸性催化剂，还具有环境友好的优点，因此具有重要的经济和社会价值。

而本发明所研究的双（氟磺酰）亚胺是制备双（氟磺酰）亚胺锂的重要原料，因为用于电池的LiFSI对纯度要求很高，只有拥有高纯度HFSI才能合成高纯的LiFSI。已知文献中双（氟磺酰）亚胺的制备与提取的现有技术如下：

专利US4315935、CN102786452等公开了HFSI的合成方法均是先用氯磺酸、氯化亚砜和氨基磺酸首先合成双（氯磺酰）亚胺（HClSI），然后再用氟化试剂氟化，得到双（氟磺酰）亚胺（HFSI）。用该方法来合成HFSI工艺繁琐，采用的氟化剂SbF3、BiF3等比较贵，毒性也特别大，并且反应副产物SbCl3易升华，减压蒸馏时与HFSI一起蒸出，难以纯化HFSI；而选用ZnF2则后期会产生大量的含胺废水，而选用HF则更加危险，高毒高腐蚀性让反应的困难度再次提升。用这类方法得到HFSI原料毒性和危险性较高，消耗量大，也会产生大量的废弃物。

文献（Journal of Fluorine Chemistry 127(2006)193-199）报道了通过使用酸性阳离子交换树脂由双（全氟辛基磺酰）亚胺三乙胺盐制备双（全氟辛基黄酰亚胺），反应后通过在120-160℃，0.2mmHg条件下升华得到。该方法仅对双（全氟烷基磺酰）亚胺三乙胺盐酸化制备双（全氟烷基磺酰）亚胺有用，所以局限性很大，应用性不够广泛。

专利US8337797、US9156692、US5916475及Inorg.Synth.11,138-43(1968)等公开了尿素与氟磺酸混合加热反应制备HFSI，生成的HFSI通过减压蒸馏进行回收。可是本方法会使用聚四氟乙烯（PTFE）材质反应器，造价太高，收率太低只有40%，氟磺酸有强腐蚀性，价格昂贵，并且供应商很少，并且氟磺酸与HFSI的沸点相差较少，用减压蒸馏方式分离HFSI与过量或没反应完的氟磺酸很难，毕竟两者沸点相差不大，因此想得到高纯度的HFSI较困难。