本發(fā)明屬于電解液，具體涉及一種氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池是一種二次電池(可充電電池)，主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰可作為鋰離子電池等的非水電解液的重要電解質(zhì)鹽，要求其具備很高的純度(通常要不低于99.5％)，其中的雜質(zhì)例如有水、堿金屬、重金屬以及氯離子、硫酸根、以及游離酸的含量都必須嚴格控制，否則將導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，電池容量衰減快，循環(huán)壽命短，甚至影響電池的安全性。因此，獲得高純度和低含量有害雜質(zhì)的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰產(chǎn)品，用作為鋰離子電池中的電解質(zhì)材料，具有很高的應(yīng)用價值。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，對氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的研究較少，例如cn109705156a公開了一種氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的制備方法，具體地，首先以氨基磺酰氯和pcl5為起始原料，制備得到中間體氯磺酰三氯磷腈；其次將氯磺酰三氯磷腈與六甲基二硅氧烷反應(yīng)，制備得到氯磺酰三甲基硅氧基二氯磷腈；然后將氯磺酰三甲基硅氧基二氯磷腈與三氫氟酸三乙胺反應(yīng)，制備得到氟磺酰二氟磷酰亞胺；最后將氟磺酰二氟磷酰亞胺與碳酸鋰反應(yīng)，制備得到氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰。此方法雖然可以制備得到氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰，但該方法工序繁雜，效率較低，可行性差，成本較高。

3、因此，如何簡化氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的制備工藝步驟，提高效率，同時降低成本，增大可行性，是當下的研究重點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提出的制備方法工藝簡單，操作方便，可行性高，并且反應(yīng)原料廉價易得，反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物少，可以大幅度節(jié)省成本?；诖朔椒ㄖ苽涞姆酋６柞啺蜂嚠a(chǎn)率高，可達90.8-91.2％，且雜質(zhì)含量少，用于鋰離子電池電解液時可以有效確保電池的工作性能。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的制備方法，所述制備方法包括：

4、將含氟磷酸鋰、[(氟磺?；?亞氨基]甲酮和非水溶劑混合，進行反應(yīng)，得到所述氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰。

5、本發(fā)明提出的制備方法工藝簡單，操作方便，可行性高，并且反應(yīng)原料廉價易得，反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物可以回收利用，可以大幅度節(jié)省成本?；诖朔椒ㄖ苽涞姆酋６柞啺蜂嚠a(chǎn)率高，可達90.8-91.2％，且雜質(zhì)含量少，用于鋰離子電池電解液時可以有效確保電池的工作性能。

6、本發(fā)明中，基于此方法制備得到的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰可以直接用于鋰離子電池電解液的制備，且該方法反應(yīng)原料便宜易得，操作簡單，副產(chǎn)物少，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

7、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含氟磷酸鋰包括二氟磷酸鋰。

8、需要注意的是，上述反應(yīng)的反應(yīng)方程式可以是：

9、lipo2f2+fso2nco→li+(fso2npof2)-+co2。

10、優(yōu)選地，所述含氟磷酸鋰的純度＞99.5％，例如可以是99.6％、99.7％、99.8％或99.9％等。

11、優(yōu)選地，所述含氟磷酸鋰的水含量≤50ppm，例如可以是50ppm、40ppm、30ppm或20ppm等。

12、優(yōu)選地，所述含氟磷酸鋰和[(氟磺?；?亞氨基]甲酮的摩爾比為(1-1.1):1，例如可以是1:1、1.02:1、1.04:1、1.06:1、1.08:1或1.1:1等。

13、本發(fā)明中，若含氟磷酸鋰和[(氟磺?；?亞氨基]甲酮的摩爾比過小，則反應(yīng)后殘留的[(氟磺酰基)亞氨基]甲酮需要除去，增加后續(xù)的處理成本；若含氟磷酸鋰和[(氟磺?；?亞氨基]甲酮的摩爾比過大，則會增加處理殘留的含氟磷酸鋰的時間和原材料的浪費。

14、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述非水溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、乙二醇二甲醚、乙腈或四氫呋喃中的任意一種或至少兩種的組合。

15、優(yōu)選地，所述非水溶劑的水含量＜15ppm，例如可以是10ppm、8ppm、5ppm或2ppm等。

16、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述混合的過程中伴有攪拌。

17、優(yōu)選地，所述反應(yīng)的溫度為40-80℃，例如可以是40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等，優(yōu)選為50-70℃。

18、本發(fā)明中，若反應(yīng)的溫度過低，則反應(yīng)時間延長，增加時間成本，且收率低；若反應(yīng)的溫度過高，則會產(chǎn)生著色，引發(fā)副反應(yīng)的發(fā)生，降低收率。

19、優(yōu)選地，所述反應(yīng)的時間為6-10h，例如可以是6h、7h、8h、9h或10h等。

20、優(yōu)選地，所述反應(yīng)在惰性氣氛中進行，所述惰性氣氛中的氣體包括氮氣、氬氣或氦氣中的任意一種或至少兩種的組合。

21、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述反應(yīng)結(jié)束后，所述氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰還進行后處理的步驟，所述后處理的步驟具體包括：對氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰進行樹脂脫酸，并進行脫氣濃縮，得到氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰濃縮液。

22、本發(fā)明中，樹脂脫酸中使用的樹脂為含堿性基團的樹脂。對氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰進行樹脂脫酸的作用是去除六氟磷酸鋰濃縮液中的酸性雜質(zhì)，改善產(chǎn)品特性。

23、本發(fā)明中，脫氣濃縮是指通過將包含從溶液揮發(fā)出的揮發(fā)成分的氣相部減壓或通過通入氮氣氣體、干燥空氣等載氣使氣相排出到體系外，由此除去反應(yīng)液內(nèi)的酸性氣體的方法。本發(fā)明通過脫氣濃縮，溶液的濃度得以提高，并且酸性雜質(zhì)被排出，由此可以制造出高純度的液態(tài)氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰濃縮液。需要說明的是，在通入載氣的情況下，可以僅通入到氣相部，但是通過鼓泡等也在液體中通入時是更有效的。

24、本發(fā)明中，通過脫氣濃縮而不用使用純化劑就能夠得到高純度化的濃縮液，不需要復(fù)雜的裝置，使用一個反應(yīng)槽就能夠進行制造，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低的效果。

25、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述脫氣濃縮時的壓力為0.5-10kpa，例如可以是0.5kpa、1kpa、2kpa、3kpa、4kpa、5kpa、6kpa、7kpa、8kpa、9kpa或10kpa等，優(yōu)選為0.5-5kpa。

26、本發(fā)明中，在此壓力范圍內(nèi)，可以有效地除去反應(yīng)液中存在的二氧化碳氣體。若壓力過大，則無法將二氧化碳雜質(zhì)排除到所希望的濃度，或者為了將該雜質(zhì)排除到所希望的濃度以下需要更長時間，不利于降本。

27、優(yōu)選地，所述脫氣濃縮時的溫度為20-80℃，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等，優(yōu)選為30-60℃。

28、本發(fā)明中，若脫氣濃縮時的溫度過低，則有可能導(dǎo)致非水溶劑凝固，從而難以除去酸性雜質(zhì)，使得產(chǎn)品純度下降；若脫氣濃縮時的溫度過高，則所得到的濃縮液會產(chǎn)生著色，或者由于氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰分解從而引起收率下降。

29、優(yōu)選地，所述脫氣濃縮的時間為4-8h，例如可以是4h、5h、6h、7h或8h等。

30、優(yōu)選地，所述脫氣濃縮時的氣氛為惰性氣氛，所述惰性氣氛中的氣體包括氮氣、氬氣或氦氣中的任意一種或至少兩種的組合。

31、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法包括以下步驟：

32、(1)將二氟磷酸鋰和[(氟磺?；?亞氨基]甲酮在非水溶劑中攪拌混合，于40-80℃的惰性氣氛中進行6-10h的反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；；

33、其中，二氟磷酸鋰和[(氟磺?；?亞氨基]甲酮的摩爾比為(1-1.1):1；

34、(2)對所述反應(yīng)產(chǎn)物進行過濾和樹脂脫酸，然后進行減壓脫氣濃縮，得到氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰濃縮液；

35、其中，減壓脫氣濃縮時的壓力為0.5-10kpa，溫度為20-80℃，時間為4-8h。

36、第二方面，本發(fā)明提供一種氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰，所述氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰采用如第一方面所述的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的制備方法制備得到。

37、優(yōu)選地，所述氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰的純度為99.1-99.3％，例如可以是99.1％、99.2％或99.3％等。

38、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰中，酸性雜質(zhì)的質(zhì)量濃度≤80ppm，例如可以是70ppm、60ppm、50ppm、40ppm或30ppm等，優(yōu)選≤50ppm。

39、本發(fā)明中，制備得到的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰中陰離子如氯離子、硫酸根離子等的含量在1ppm以下，游離酸的濃度在50ppm以下，故可以直接用于鋰離子電池電解液的制備。

40、需要說明的是，酸性雜質(zhì)包括氟化氫或氟磺酸等。

41、第三方面，本發(fā)明提供一種如第二方面所述的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰在鋰離子電池電解液中的應(yīng)用。

42、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

43、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

44、(1)本發(fā)明提供的制備方法反應(yīng)條件溫和，所得產(chǎn)品的產(chǎn)率高，高達90.8-91.2％，反應(yīng)原料便宜易得，可以大幅度節(jié)省成本，且副產(chǎn)物少，可以回收利用。

45、(2)本發(fā)明提供的制備方法反應(yīng)步驟簡單，操作簡便，反應(yīng)后處理簡單，增大了工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。

46、(3)本發(fā)明制備得到的氟磺酰二氟磷酰亞胺鋰可用于鋰離子電池中電解液的制備，能夠有效確保電池的工作性能。