本發(fā)明屬于鋰電新材料，具體是一種低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池中的電解質(zhì)鋰鹽對(duì)于電池的性能有著至關(guān)重要的影響。在鋰離子電池電解液中，雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)作為一種新型電解質(zhì)鋰鹽，具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，能夠與鋰金屬電極、石墨電極良好地配合，同時(shí)也具有良好的環(huán)保性能、低溫性能和安全性能，因此是目前最具有產(chǎn)業(yè)化前景的鋰電池電解質(zhì)鋰鹽。

2、據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前影響鋰電池電解液使用性能的主要原因之一是lifsi帶入的雜質(zhì)在電池負(fù)極發(fā)生氧化還原副反應(yīng)，尤其是lifsi結(jié)晶過(guò)程使用的溶劑分子具有較差的耐氧化性。lifsi結(jié)晶過(guò)程由于晶格結(jié)構(gòu)包夾、表面高能吸附等原因?qū)е庐a(chǎn)品的溶劑殘留高達(dá)2000ppm以上，而該項(xiàng)雜質(zhì)含量無(wú)法通過(guò)常規(guī)的離子色譜儀檢測(cè)lifsi純度數(shù)據(jù)中反饋。由于lifsi與溶劑分子之間較強(qiáng)的作用力，也難以通過(guò)氣相色譜等快速檢測(cè)方法給出準(zhǔn)確含量，采用定量h-nmr的方法可以給出較為準(zhǔn)確的含量，但是檢測(cè)成本較高、時(shí)間周期長(zhǎng)，因此受到行業(yè)產(chǎn)品指標(biāo)的忽視。總之，由于目前工藝研發(fā)水平及檢測(cè)方法的限制，真正的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰在市場(chǎng)上仍然缺乏，該點(diǎn)直接影響高品質(zhì)鋰電池電解液的發(fā)展。

3、專利cn113562710b公開(kāi)了一種降低雙氟磺酰亞胺鋰鹽中溶劑殘留的方法，其方法的本質(zhì)原理在于加入一種與lifsi相互作用力更強(qiáng)的第三類(lèi)溶劑，來(lái)降低原本結(jié)晶體系的兩個(gè)溶劑與lifsi的結(jié)合力，然后匹配長(zhǎng)時(shí)間的干燥過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)溶劑殘留減少。該方法的問(wèn)題在于：（1）使用3種溶劑，造成溶劑回收困難；（2）干燥過(guò)程復(fù)雜、周期長(zhǎng)（21小時(shí)以上），能耗高；（3）無(wú)法從結(jié)晶源頭上避免晶格結(jié)構(gòu)中包夾的溶劑分子，難以實(shí)現(xiàn)極低的溶劑殘留。因此，該專利的方法難以作為可靠的工業(yè)化制備低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的方法。

4、因此，本領(lǐng)域迫切需要一種制備低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的方法，以解決lifsi結(jié)晶過(guò)程包夾或吸附溶劑問(wèn)題，用于滿足高端鋰離子電解液的市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法。

2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，包括以下步驟：

4、1）將雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶于氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑中，得到雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液，將所得雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液加入預(yù)處理釜中，在攪拌狀態(tài)下向其中通入高純二氧化碳?xì)怏w調(diào)節(jié)體系ph為5.0~5.5，停止通氣，得到混合溶液；

5、2）向步驟1）得到的混合溶液中加入吸附助濾劑，攪拌0.5~1h后，再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾，得到濾液；

6、3）將步驟2）所得濾液轉(zhuǎn)移至結(jié)晶器，在10~70℃，0.5~20kpa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，隨著氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑的蒸出，同時(shí)向溶液中加入不良溶劑保持結(jié)晶器內(nèi)質(zhì)量恒定，檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)溶液粘度達(dá)到300厘泊時(shí)，向溶液中加入晶型誘導(dǎo)劑；其中不良溶劑為苯類(lèi)、烷烴或氯代烷烴類(lèi)溶劑；

7、4）繼續(xù)減壓蒸餾至體系內(nèi)氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑含量小于0.5%，結(jié)束結(jié)晶，過(guò)濾，所得濾餅轉(zhuǎn)移至真空干燥器，干燥得到低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰。

8、步驟1）中所述氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑為氟乙腈、二氟乙腈、3,3,3-三氟丙腈或2,3,3,3-四氟丙腈。

9、步驟1）中所述雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液的質(zhì)量濃度為30~60%，水分含量低于3000ppm。

10、步驟2）中所述吸附助濾劑為分子篩、活性炭或活性白土；加入量為混合溶液質(zhì)量的0.1~5%。

11、步驟2）中所述精密過(guò)濾器為過(guò)濾精度<0.1um的過(guò)濾設(shè)備。

12、步驟3）中所述不良溶劑為氯苯、二氯苯、正己烷、二氯甲烷或四氯乙烷。

13、步驟3）中所述晶型誘導(dǎo)劑為將雙氟磺酰亞胺鋰和不良溶劑混合制備成漿料，再加入氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑，攪拌30min后制備得到；其中雙氟磺酰亞胺鋰、氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑和不良溶劑的質(zhì)量比為100：1~5：95~99，并且氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑和不良溶劑的質(zhì)量總和與雙氟磺酰亞胺鋰的質(zhì)量相同；所述雙氟磺酰亞胺鋰的微觀形貌為薄片狀六邊形晶體；所述晶型誘導(dǎo)劑的加入量為結(jié)晶器內(nèi)溶液質(zhì)量的0.1~5%。

14、步驟4）中所述真空干燥器的干燥參數(shù)為在0.1~0.5kpa、?30~50℃下進(jìn)行干燥2~10h。

15、優(yōu)選地，步驟2）中所述吸附助濾劑為分子篩；加入量為混合溶液質(zhì)量的0.5~2%；所述精密過(guò)濾器為兩級(jí)串聯(lián)陶瓷膜過(guò)濾設(shè)備。

16、優(yōu)選地，步驟3）中所述晶型誘導(dǎo)劑的加入量為結(jié)晶器內(nèi)溶液質(zhì)量的0.5~2%。

17、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，采用含氟腈類(lèi)溶劑作為溶解雙氟磺酰亞胺鋰的良溶劑，該類(lèi)溶劑與lifsi具有較弱的溶劑化能，有利于降低溶劑分子在lifsi結(jié)晶過(guò)程中的結(jié)構(gòu)包夾；通過(guò)調(diào)節(jié)體系ph給結(jié)晶提供一個(gè)弱酸性環(huán)境，弱酸性有助于晶型結(jié)構(gòu)更好，溶殘更低；吸附助濾劑的加入是為了加強(qiáng)過(guò)濾效果，將納米級(jí)的固體雜質(zhì)吸附去除。

19、本發(fā)明的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，采用片狀形貌的雙氟磺

20、酰亞胺鋰作為晶種，所使用晶種的sem圖如圖1所示，通過(guò)混合溶劑對(duì)晶體表面的刻蝕處理來(lái)調(diào)節(jié)其表面活性，合適的表面活性可以誘導(dǎo)結(jié)晶過(guò)程形成特定形貌（形狀及尺寸）的產(chǎn)品，經(jīng)研究數(shù)據(jù)表明本發(fā)明制備的片狀六邊形形貌的產(chǎn)品具有較低的溶劑包夾特性。

21、本發(fā)明的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，可以在結(jié)晶過(guò)程實(shí)現(xiàn)更高純度的晶體制備，從源頭上解決溶劑包夾和吸附問(wèn)題，從而可以使用更低的干燥參數(shù)來(lái)完成干燥過(guò)程，具有綠色節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟1）中所述氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑為氟乙腈、二氟乙腈、3,3,3-三氟丙腈或2,3,3,3-四氟丙腈。

3.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟1）中所述雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液的質(zhì)量濃度為30~60%，水分含量低于3000ppm。

4.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述吸附助濾劑為分子篩、活性炭或活性白土；加入量為混合溶液質(zhì)量的0.1~5%。

5.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述精密過(guò)濾器為過(guò)濾精度<0.1um的過(guò)濾設(shè)備。

6.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟3）中所述不良溶劑為氯苯、二氯苯、正己烷、二氯甲烷或四氯乙烷。

7.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟3）中所述晶型誘導(dǎo)劑為將雙氟磺酰亞胺鋰和不良溶劑混合制備成漿料，再加入氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑，攪拌30min后制備得到；其中雙氟磺酰亞胺鋰、氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑和不良溶劑的質(zhì)量比為100：1~5：95~99，并且氟腈類(lèi)有機(jī)溶劑和不良溶劑的質(zhì)量總和與雙氟磺酰亞胺鋰的質(zhì)量相同；所述雙氟磺酰亞胺鋰的微觀形貌為薄片狀六邊形晶體；所述晶型誘導(dǎo)劑的加入量為結(jié)晶器內(nèi)溶液質(zhì)量的0.1~5%。

8.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟4）中所述真空干燥器的干燥參數(shù)為在0.1~0.5kpa、?30~50℃下進(jìn)行干燥2~10h。

9.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述吸附助濾劑為分子篩；加入量為混合溶液質(zhì)量的0.5~2%；所述精密過(guò)濾器為兩級(jí)串聯(lián)陶瓷膜過(guò)濾設(shè)備。

10.如權(quán)利要求1所述的低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，其特征在于：步驟3）中所述晶型誘導(dǎo)劑的加入量為結(jié)晶器內(nèi)溶液質(zhì)量的0.5~2%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰的制備方法，屬于鋰電新材料技術(shù)領(lǐng)域，以雙氟磺酰亞胺鋰粗品溶液為原料，經(jīng)過(guò)酸度調(diào)節(jié)后采取梯度誘導(dǎo)結(jié)晶的方法來(lái)制備特定微觀形貌的產(chǎn)品；本工藝方法提出了晶型誘導(dǎo)劑的使用方案及相匹配的結(jié)晶控制方法，實(shí)現(xiàn)了高結(jié)晶度、低溶殘雙氟磺酰亞胺鋰產(chǎn)品的制備，彌補(bǔ)了產(chǎn)業(yè)高端低溶殘產(chǎn)品空白，應(yīng)用于高品質(zhì)鋰電池電解液配制，可有效避免溶劑雜質(zhì)在電池中的氧化副反應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：翟云鴿,李叢叢,盧威竹,趙凱,趙媛媛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東產(chǎn)研高性能材料技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6