二(三氟甲基磺酰)亚胺锂研发技术报告.pdf

二(三氟甲基磺酰 ) 亚胺锂研发技术报告1 二(三氟甲基磺酰 )亚胺锂性能简介二(三氟甲基磺酰 )亚胺锂是二 (全氟甲基磺酰 )亚胺盐化合物系列的第 1个成员，又名三氟甲基磺酰亚胺锂、 二(三氟甲基磺酰 )酰亚胺锂，CAS号：90076-65-6，分子式： LiN(CF3SO2)2，英文名称： bistrifluoromethanesulfonimide lithium salt，相对分子量为 287，熔点236～237℃ ，具有良好的热稳定性， 加热到 360℃才开始分解电化学稳定性较高作为锂离子二次电池的电解质，其稳定电压约为5 V它属于有机阴离子锂盐，从N(CF3SO2 )2的化学结构看，电负性中心的氮原子和2个硫原子同时具有强烈的吸电子能力的-CF3官能团并存其阴离子电荷分散程度高，阴离子半径在目前所见的电解质锂盐中最大，因此较易电离 它在有机溶剂中易溶解，其溶液呈路易斯酸性，在溶液中的解离度大，离子迁移率高，电导率高它是目前稳定性最好的有机电解质锂盐2 二(三氟甲基磺酰 )亚胺锂的应用2.1 作锂电次有机电解质锂盐LiN(CF3SO2)2用作锂离子电池有机电解质锂盐，具有较高的电化学稳定性和电导率，而且在较高的电压下对铝集液体没有腐蚀作用。

用EC/DMC配成1mol/L电解质溶液，电导率可达 1.0× 10-2S/cm 在-30℃下电导率仍然可达到 1.0 × 10-3S/cm以上，在军事上有着重要的使用价值2.2 作反应催化剂LiN(CF3SO2)2和其他同系物化合物 MN(RfSO2)2(其中， M为+1价阳离子，如H+，Li+，Na+，K+等；R f为CF3，C2F5，C3F7，C4F9等全氟烷基 )，是用于催化裂化、加氢裂化、催化重整、异构化、烯烃水合、甲苯歧化、酯类脱水以及酰基化反应等过程的路易斯酸催化剂这种酸催化剂和过去传统的氯化铝和氯化锡以及已知的氧化铝、沸石等固体酸性催化剂相比，显示出其活性高、用量少、可再生、不给环境造成污染等优点例如把二 (三氟甲基磺酰 )亚胺锂用硫酸亚胺化并精制，用于苯甲醚的无水乙酸溶液的乙酰化反应，在乙腈存在下，70℃经过 2h反应，苯甲醚的 95%转化为甲氧基乙酰苯，其选择性 (以苯甲醚为基准 )达98%2.3 制备室温离子液体LiN(CF3SO2)2是制备某些重要室温离子液的基本原料以下介绍2种离子液的合成路线：① 用于锂离子电池电解液的季胺盐类室温离子液体的合成：R1R2R3N+ R4IR1R2R3R4N+I-R1R2R3R4N+I-+ LiN(CF3SO2)2R1R2R3R4N+N(CF 3SO2)2-+ LiI② N-甲基-N-丙基哌啶 - 二( 三氟甲基磺酸 ) 亚胺盐离子液 (PP13-TFSI，P-T)NCH3+CH3(CH2)nBr70℃ 乙腈N(CH2)nCH3CH3+N(CH2)nCH3CH3+Br-+ Li+N-SO2CF3SO2CF3室温 H2ON(CH2)nCH3CH3+ SO2CF3SO2CF3N-+ LiBrBr-P-T，n=3或4 粗品经 2次水洗，将锂盐彻底洗掉，得到产品。

3 二(三氟甲基磺酰 )亚胺锂的制备3.1 制备方法及简介LiN(CF3SO2)2的应用开始于 20世界90年代，首先由 3M公司商品化先后报道的合成方法有 8种，这里简评其中的 4种① 全氟烷基磺酰卤化物和金属氮化物反应：2CF3SO2X + LiN(CF3SO2)2NLi+ 2LiX式中X表示卤素因 Li3N不稳定，故该法不适宜工业化② 无水三氟甲基磺酸和尿素或胺的卤化物反应：(CF3SO2)2O+ CO(NH2)2(CF3SO2)2NH+ NH3+ CO2(CF3SO2)2O+ NH4X(CF3SO2)2NH+ H2O+HX式中X表示卤素此方法工艺过程需要高压反应装置，收率低，产品精馏困难，不适合规模化生产③ 三氟甲基磺酰氟和三氟甲基磺酰胺锂反应：(CF3SO2)2F +(CF3SO2)2NLi+HFCF3SO2NHLi此方法的工艺中需要使用贵重的硅氮衍生物，工艺复杂， 需要加压反应， 并产生腐蚀性强的氟化氢气体，反应装置需耐高压、耐腐蚀，不宜工业化生产④ 三氟甲基磺酸酰氯与 [(CH3)3Si]2NLi反应：2CF3SO2Cl +[(CH3)3Si]2NLi(CF3SO2)2Li+ 2(CH3)3SiCl0℃下，边搅拌边滴加 CF3SO2Cl到溶有[(CH3)3Si]2Li的四氢呋喃溶液中。

然后加热至室温反应，反应毕后过滤滤液经蒸发器在40～70℃(2kPa)下蒸发后，在120℃下真空定量乙醇，在 78℃下搅拌 1h，过滤后滤液蒸干并干燥，得纯净的白色粉末状 LiN(CF3SO2)2，收率为 64%此法工艺过程比较长，操作复杂，由于采用二(三甲基硅烷 )胺基锂作基本原料，成本高，因此不合适大批量工业化生产。