[发明专利]双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法

说明书

本申请是申请号为201280025447.3、申请日为2012年04月06日、发明名称为“双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的生产方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及双(氟代磺酰基)酰亚胺锂盐或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠盐的制备方法，而且，本发明还涉及用于制备双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠的中间产物的制备方法，以及由此获得的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂或双(氟代磺酰基)酰亚胺钠在制造电解质及锂离子或钠离子型电池中的用途。

背景技术

锂离子或钠离子电池至少包含负极、正极、隔板及电解质。电解质由溶解在溶剂中的锂或钠盐组成，所述溶剂通常为有机碳酸酯的混合物，以具有粘度与介电常数之间的良好折衷。

最广泛使用的盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆)，其具有许多所需的品质但表现出以氢氟酸气体的形式分解的缺点。这存在安全性问题，尤其是在私人交通工具中即将使用锂离子电池的情况下。

因此，已经开发了其它盐，例如LiTFSI(双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂)和LiFSI(双(氟代磺酰基)酰亚胺锂)。这些盐表现出很小的自发分解或不表现出自发分解，而且，对于水解比LiPF₆稳定。然而，LiTFSI表现出对铝集流体具有腐蚀性的缺点，LiFSI不存在该情况。因此，LiFSI看来是LiPF₆的有前景的替代物。

存在若干用于制造双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的已知合成路线。这些路线之一由全氟磺酸与脲的反应组成：此方面参见文献WO2010/113483。随后，将来自该反应的产物溶于水中，并且，以与四丁基铵的盐的形式沉淀出双(氟代磺酰基)酰亚胺。但是，由于该合成路线的总产率非常低，其大规模生产不可行。

另一路线在于二氟亚砜与氨的反应：此方面参见文献WO2010/113835。但是，该方法还形成许多副产物，其需要昂贵的纯化阶段。

此外，文献WO2009/123328概述了磺酰基酰亚胺化合物的制造。该文献特别描述了氨基硫酸与亚硫酰二氯之间的反应、然后与氯化磺酸的反应，以形成双(氯代磺酰基)酰亚胺，随后，使其经历氟化阶段。但是，双(氯代磺酰基)酰亚胺是不稳定的化合物，其无法承受纯化。由于该原因，直至氟化阶段结束，所存在的杂质仍留存，并且，使得分离更为困难。

因此，存在开发使得可以更简单的方式和/或以更好的产率获得LiFSI或NaFSI的方法实际需求。

发明内容

本发明首先涉及式(III)(SO₃^-)-N^--(SO₃^-)3C⁺的双(磺酸(sulphonato))酰亚胺盐的制备方法，其中C⁺代表单价阳离子，所述方法包括式(I)(OH)-SO₂-NH₂的氨基硫酸与式(II)(OH)-SO₂-X的卤代磺酸的反应并包括与基物(碱性物，base)的反应，其中X代表卤素原子，所述基物为用所述阳离子C⁺形成的盐。在其中C⁺为质子H⁺的情况中，所述基物为水。

根据一个实施方式，X代表氯原子。

根据一个实施方式，C⁺代表质子H⁺、钾离子K⁺、钠离子Na⁺、锂离子Li⁺或铯离子Cs⁺，优选质子H⁺、Na⁺离子和钾离子K⁺。

根据一个实施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸与式(II)的卤代磺酸在包含阳离子C⁺的非亲核基物的存在下的反应，所述非亲核基物优选为碳酸钾K₂CO₃或碳酸钠Na₂CO₃。

根据替代实施方式，所述方法包括式(I)的氨基硫酸与式(II)的卤代磺酸在第一基物的存在下的反应，以提供式(IV)(OH)-SO₂-NH-SO₂-(OH)的双(磺酰基)酰亚胺，然后，式(IV)的双(磺酰基)酰亚胺与第二基物反应以获得式(III)的双(磺酸)酰亚胺盐，所述第二基物为用所述阳离子C⁺形成的盐。