【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于制造一種或多種雙(氟磺酰基)亞胺鎓鹽的工藝，該工藝至少包括使氯化鎓與熔融的雙(氟磺酰基)亞胺反應的步驟。本專利技術還涉及一種用于由所述一種或多種雙(氟磺酰基)亞胺鎓鹽生產雙(氟磺酰基)亞胺的堿金屬鹽的工藝。
技術介紹
1、雙(氟磺酰基)亞胺及其鹽、特別是雙(氟磺酰基)亞胺的鋰鹽(lifsi)是多個
中的有用的化合物。雙(氟磺酰基)亞胺以及它們的鹽尤其可用于電池電解質。對于在電池中的使用，限制雜質的存在非常重要。
2、雙(氟磺酰基)亞胺及其鹽的生產在文獻中進行了描述。在所描述的各種技術中，首先制備雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽，通常是銨鹽，并且在隨后的步驟中，經由陽離子交換反應，獲得目標雙(氟磺酰基)亞胺金屬鹽。事實上，雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽是有利的中間體，因為它們是低熔點和相對穩定的，因此可以進行適當的純化步驟，以在最終的lifsi中實現用于電池應用中所尋求的目標純度。
3、例如，us2013/0331609披露了一種用于生產nh4fsi的工藝，該工藝包括使氯磺酰亞胺化合物與具有式nh4f(hf)p的氟化劑反應，其中p為0至10。然后使所獲得的nh4fsi經受陽離子交換反應，以產生另一種氟磺酰亞胺鹽。
4、值得注意的是，wo?2017/090877(cls公司)描述了一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺鋰的方法，該方法包括以下步驟：(1)使雙(氯磺酰基)亞胺與氟化試劑在溶劑中反應，然后用堿性試劑處理，從而產生雙(氟磺酰基)亞胺銨；以及(2)使雙(氟磺酰基)亞胺銨與鋰基物反應。
5、此外，wo?2020/099527(索爾維公司(solvay?sa))披露了一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的堿鹽的方法，該方法包括以下步驟：a)使雙(氯磺酰基)亞胺或其鹽與氟化銨反應以產生雙(氟磺酰基)亞胺的銨鹽；b)通過添加至少一種沉淀溶劑進行結晶并使雙(氟磺酰基)亞胺的銨鹽分離；以及c)使結晶的雙(氟磺酰基)亞胺的銨鹽與堿鹽反應，以獲得雙(氟磺酰基)亞胺的堿鹽。
技術實現思路
1、本專利技術的一個目的是一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽(fsi的鎓鹽)的方法，該方法包括以下步驟：
2、a)使雙(氟磺酰基)亞胺(hfsi)熔融；以及
3、b)使熔融的hfsi與氯化鎓接觸，以便產生包含雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽(fsi的鎓鹽)和溶解的hcl氣體的熔融混合物[混合物(m)]；
4、c)從所述熔融混合物(m)中除去溶解的hcl氣體；以及
5、d)從所述混合物(m)中回收所述fsi的鎓鹽。
6、本專利技術的另一個目的是一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的堿金屬鹽的方法，此方法包括：
7、a)使雙(氟磺酰基)亞胺(hfsi)熔融；以及
8、b)使熔融的hfsi與氯化鎓接觸，以便產生包含雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽(fsi的鎓鹽)和溶解的hcl氣體的熔融物質；
9、c)從所述熔融物質中除去溶解的hcl氣體；以及
10、d)從所述熔融物質中回收所述fsi的鎓鹽；以及
11、e)使該fsi的鎓鹽與堿金屬鹽反應，以獲得雙(氟磺酰基)亞胺(fsi)的堿金屬鹽；以及
12、f)回收所述雙(氟磺酰基)亞胺的堿金屬鹽。
13、申請人出人意料地發現，氯化鎓、特別是氯化銨，與熔融的hfsi之間的反應以選擇性的方式進行，而沒有顯著形成副產物；具體來說，由于hfsi的酸性比hcl強，氯化鎓已被發現能有效地置換fsi的酸性氫，從而形成鎓鹽，同時釋放出hcl氣體。另外，申請人已出人意料地發現，與除氯化物以外的鎓鹽相反，與氯化鎓的中和不會產生明顯的放熱效應，放熱效應可能會損害hfsi或其鎓鹽的穩定性。例如，已發現反應hfsi+nh4cl是吸熱的，這是由于伴隨著hcl氣體從反應混合物中的釋放，而例如反應hfsi+(nh4)2so4則是顯著放熱的，因此反應中的溫度控制更加困難，并且熱分解現象也更難以避免和最小化。根據本專利技術的制造方法因此適合以工業規模實施，當與其他可用方法相比時具有合理的成本。尤其是，鎓鹽的制造方法產生作為副產物的氣態hcl，該氣態hcl可以根據需要以干溶液或水溶液形式回收和利用，而不代表處理其的額外負擔。事實上，與其他已知工藝不同，本專利技術工藝的主要副產物是一種可用于不同的行業的有價值的散裝化學品。
14、專利技術的披露內容
15、在本披露中：
16、-“包含在……與……之間”以及“范圍為……至……”等表述應被理解為包括限值；
17、-任何描述(即使是與具體實施例相關的描述)都可應用于本專利技術的其他實施例并且可與其互換；
18、-當將要素或組分說成是包含在和/或選自所列舉要素或組分的清單中時，應理解的是本文明確考慮到的相關實施例中，該要素或組分還可以是這些列舉出的獨立要素或組分中的任何一種，或者還可以選自由所明確列舉出的要素或組分中的任何兩種或更多種組成的組；在要素或組分的清單中列舉的任何要素或組分都可以從這個清單中省去；并且
19、-本文通過端點對數值范圍的任何列舉都包括在所列舉范圍內包含的所有數字以及該范圍的端點和等效物。
20、根據本專利技術的方法的步驟(a)包括使雙(氟磺酰基)亞胺熔融；將雙(氟磺酰基)亞胺(又稱為氫雙(氟磺酰基)亞胺或簡稱為hfsi)用作原料，并且可由下式表示：f-so2-nh-so2-f。
21、根據本專利技術，在步驟(a)中，通過將溫度升高到超過hfsi的熔點，即在超過約17℃的溫度下使hfsi熔融。
22、hfsi熔融溫度的選擇并不是特別重要，只要達到適當的熔融粘度以將熔融的hfsi運送到步驟(b)即可。在步驟(a)中，在17℃與100℃之間、優選地在18℃至80℃之間、更優選地在20℃至60℃之間的范圍內的溫度是適當的。
23、通常，使hfsi在保護氣氛下、值得注意地在基本上沒有水分的氣氛下熔融。步驟(a)中的水分的量相對于hfsi通常被保持為低于5,000ppm、更優選低于1,000ppm、更優選低于500ppm、更優選低于100ppm、甚至更優選低于50ppm。
24、步驟(b)不包括使用顯著量的稀釋劑，也就是說，步驟(b)通常在不存在稀釋劑的情況下進行，或者在基于混合物(m)的總重量少于5wt.％的量的稀釋劑的存在下進行。重要的是，本專利技術的方法的步驟(b)是無溶劑步驟。換句話說，在步驟(b)的反應期間，不向混合物(m)中添加溶劑/稀釋劑，可替代地，向混合物(m)中添加極少量的溶劑/稀釋劑。在不添加任何另外的稀釋劑的情況下進行步驟(b)是尤其有利的。事實上，在此步驟(b)期間使用稀釋劑意味著一種或多種溶劑在hfsi的存在下將必須是化學穩定的，并且必須在反應后被完全去除以便獲得盡可能純凈的中間體，從而得到可用于電池應用的超高純度產物。除去一種或多種稀釋劑或其不希望的副產物所需的步驟增加了工業工藝的復雜性以及其總體成本。此外，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽(FSI的鎓鹽)的方法，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中：
3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，該鎓鹽包括選自由以下各項組成的組的鎓陽離子：磷鎓陽離子、氧鎓陽離子、硫鎓陽離子、氟鎓陽離子、氯鎓陽離子、溴鎓陽離子、碘鎓陽離子、硒鎓陽離子、碲鎓陽離子、砷鎓陽離子、銻鎓陽離子、鉍鎓陽離子；亞胺鎓陽離子、二氮烯鎓(diazenium)陽離子、硝鎓陽離子、重氮鎓(diazonium)陽離子、亞硝鎓陽離子、腙鎓(hydrazonium)陽離子、二氮烯鎓雙陽離子、重氮鎓雙陽離子、咪唑鎓陽離子、吡啶鎓陽離子、季銨陽離子、叔銨陽離子、仲銨陽離子、伯銨陽離子、銨NH4+陽離子、哌啶鎓陽離子、吡咯烷鎓陽離子、嗎啉鎓陽離子、吡唑鎓陽離子、胍鎓陽離子、異脲鎓陽離子和異硫脲鎓陽離子；并且其中優選地，該鎓陽離子選自由以下各項組成的組：咪唑鎓陽離子、吡啶鎓陽離子、季銨陽離子、叔銨陽離子、仲銨陽離子、伯銨陽離子、銨NH4+陽離子、哌啶鎓陽離子、吡咯烷鎓陽離子、嗎啉鎓陽離子、吡唑鎓陽離子、胍鎓陽離子和異脲鎓陽離子；并且
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，步驟(b)在適用于確保熔融的HFSI與該氯化鎓之間的緊密接觸的攪拌的容器中進行，并且其中所述攪拌的容器可以是擠出機、優選耐腐蝕擠出機，因此是本專利技術的步驟(b)的合適容器。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在步驟(b)中，該氯化鎓以固態、優選以粉末形式與該熔融的HFSI接觸；和/或其中該氯化鎓呈粉末形式并通過粉末輸送機被運送至步驟(b)的該反應容器。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，步驟(b)和至少部分步驟(c)有利地同時發生，并且其中步驟(c)可以在步驟(b)完成后繼續，以實現更徹底地去除HCl。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中：
9.一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的堿金屬鹽的方法，此方法包括：
10.根據權利要求9所述的方法，其中，根據前述權利要求中任一項所述，其中，步驟(a)至(d)具有根據權利要求1至8中任一項所述的特征。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，該步驟(e)中，可以使用該FSI的鎓鹽本身或將其溶解在溶劑中，并且其中：
12.根據權利要求9至11中任一項所述的方法，其中，該堿金屬鹽選自由鋰鹽、鈉鹽和鉀鹽組成的組，并且優選地，該堿金屬鹽是鋰鹽，并且通過根據本專利技術的方法獲得的該FSI的堿金屬鹽是FSI的鋰鹽。
13.根據權利要求12所述的方法，該堿金屬鹽是堿金屬氫氧化物或堿金屬氫氧化物水合物，或者是鋰鹽，該鋰鹽優選地選自由以下各項組成的組：氫氧化鋰LiOH、氫氧化鋰水合物LiOH.H2O、碳酸鋰Li2CO3、碳酸氫鋰LiHCO3、氯化鋰LiCl、氟化鋰LiF、鋰醇鹽化合物，如CH3OLi和EtOLi；烷基鋰化合物如EtLi、BuLi和t-BuLi，乙酸鋰CH3COOLi和草酸鋰Li2C2O4。
14.根據權利要求9至14中任一項所述的方法，
...【技術特征摘要】
1.一種用于生產雙(氟磺酰基)亞胺的鎓鹽(fsi的鎓鹽)的方法，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中：
3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，該鎓鹽包括選自由以下各項組成的組的鎓陽離子：磷鎓陽離子、氧鎓陽離子、硫鎓陽離子、氟鎓陽離子、氯鎓陽離子、溴鎓陽離子、碘鎓陽離子、硒鎓陽離子、碲鎓陽離子、砷鎓陽離子、銻鎓陽離子、鉍鎓陽離子；亞胺鎓陽離子、二氮烯鎓(diazenium)陽離子、硝鎓陽離子、重氮鎓(diazonium)陽離子、亞硝鎓陽離子、腙鎓(hydrazonium)陽離子、二氮烯鎓雙陽離子、重氮鎓雙陽離子、咪唑鎓陽離子、吡啶鎓陽離子、季銨陽離子、叔銨陽離子、仲銨陽離子、伯銨陽離子、銨nh4+陽離子、哌啶鎓陽離子、吡咯烷鎓陽離子、嗎啉鎓陽離子、吡唑鎓陽離子、胍鎓陽離子、異脲鎓陽離子和異硫脲鎓陽離子；并且其中優選地，該鎓陽離子選自由以下各項組成的組：咪唑鎓陽離子、吡啶鎓陽離子、季銨陽離子、叔銨陽離子、仲銨陽離子、伯銨陽離子、銨nh4+陽離子、哌啶鎓陽離子、吡咯烷鎓陽離子、嗎啉鎓陽離子、吡唑鎓陽離子、胍鎓陽離子和異脲鎓陽離子；并且其中最優選地，該鎓陽離子選自由以下各項組成的組：
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，步驟(b)在適用于確保熔融的hfsi與該氯化鎓之間的緊密接觸的攪拌的容器中進行，并且其中所述攪拌的容器可以是擠出機、優選耐腐蝕擠出機，因此是本發明的步驟(b)的合適容器。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：M·普利松諾，E·施密特，
申請(專利權)人：法國特種經營公司，
類型：發明
國別省市：
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