本发明涉及一种双氟磺酰亚胺盐的制备方法，属于锂电池电解液领域。
背景技术：
1、锂离子电池因具有能量密度大、工作电压高等优点得到了广泛的应用，锂离子电池所用的锂盐主要有六氟磷酸锂、氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂等，其中六氟磷酸锂的热稳定性较差，高氯酸锂安全性能差，容易引发爆炸等安全隐患，双三氟甲基磺酰亚胺锂对铝集流体的腐蚀性强，但是，双氟磺酰亚胺锂的分解温度是200℃，代表其热稳定性好，进而提高了锂离子电池的安全性能；而且双氟磺酰亚胺锂的阴离子半径大，使得其与锂离子的作用力很弱，在有机溶剂中时，锂离子很容易从分子上游离出来，呈现高游离性，具有良好的导电性能，可以用于锂二次电池的电解质；以双氟磺酰亚胺锂(lifsi)为电解质的电解液，与正负极材料之间保持着良好的相容性，可以显著提高锂离子电池的高低温性能。因此，双氟磺酰亚胺锂具有十分重要的应用前景和价值，目前双氟磺酰亚胺锂已经被认为是可以代替其他锂盐的最好产品。
2、目前生产lifsi的工艺大部分用双氟磺酰亚胺酸和碳酸锂或一水氢氧化锂反应，得到双氟磺酰亚胺锂，但是该生产会有大量的水分生成，目前较多的除水方法为二氯亚砜除水法，该方法除水之后会有大量氯化氢、二氧化硫废气产生，需要考虑废气的排出，同时若是两种气体在除水过程中没有被及时排走，会导致盐中氯离子含量超高，而且溶剂中也会引入大量氯离子，还需要再进行除氯，由此导致的一系列操作步骤复杂。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种双氟磺酰亚胺盐的制备方法，解决现有技术中除水困难、易引入杂质的问题。
2、为了实现以上目的，本发明的双氟磺酰亚胺盐的制备方法所采用的技术方案为：
3、一种双氟磺酰亚胺盐的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将双氟磺酰亚胺酸与碱金属源在双氟磺酰亚胺盐的不良溶剂中反应生成双氟磺酰亚胺盐；所述碱金属源为碳酸盐或碱金属的氢氧化物；
5、(2)当步骤(1)中所述碱金属源为碱金属的氢氧化物，或者步骤(1)中碱金属源为碳酸盐且碳酸盐与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比＜1:1时，向反应后的体系中加入碳酸盐，然后通入二氧化碳气体进行反应，固液分离得到双氟磺酰亚胺盐粗品；当步骤(1)中所述锂源为碳酸盐且碳酸盐与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比≥1:1时，将反应后的体系中直接通入二氧化碳气体进行反应，固液分离得到双氟磺酰亚胺盐粗品；所述碳酸盐为碳酸锂或碳酸钠；所述碱金属的氢氧化物为氢氧化锂或氢氧化钠。
6、本发明涉及的反应方程式如下：
7、2hn(so2f)2+li2co3＝2lin(so2f)2+h2o+co2↑或hn(so2f)2+lioh＝lin(so2f)2+h2o
8、li2co3+h2o+co2＝2lihco3
9、或
10、2hn(so2f)2+na2co3＝2nan(so2f)2+h2o+co2↑或hn(so2f)2+naoh＝nan(so2f)2+h2o
11、na2co3+h2o+co2＝2nahco3
12、本发明的双氟磺酰亚胺盐的制备方法中，通过碳酸盐或碱金属的氢氧化物与双氟磺酰亚胺酸在不良溶剂中进行反应生成双氟磺酰亚胺盐和水，其中，碳酸盐与双氟磺酰亚胺盐不溶于不良溶剂，碱金属的氢氧化物与双氟磺酰亚胺酸溶于不良溶剂。为了除去双氟磺酰亚胺盐中的水，本发明通过将碳酸盐、二氧化碳气体和水反应生成碳酸氢盐，使碳酸氢盐溶解于不良溶剂中，然后通过将固体与液体进行分离，即可去除水、不良溶剂以及溶于不良溶剂的物质，得到双氟磺酰亚胺盐粗品，减少了杂质，提高了产品的纯度。并且该除水过程简单，水分去除较彻底，成本低，所使用的物质没有腐蚀性，绿色经济。本发明通过对所得双氟磺酰亚胺锂盐产品进行检测，发现产品中水分为14ppm以下、酸度为22ppm以下、氯离子为3ppm以下，符合双氟磺酰亚胺锂产品的标准要求，值得注意的是产品中所含氯离子为双氟磺酰亚胺酸所引入的；并对所得双氟磺酰亚胺钠产品进行检测，发现产品中水分为15ppm以下、酸度为22ppm以下、氯离子为4ppm以下。
13、进一步地，所述不良溶剂为碳酸锂或碳酸钠的不良溶剂。
14、优选地，碱金属源为碳酸锂或氢氧化锂时，步骤(1)中所述不良溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或两种；二氯甲烷、二氯乙烷符合不溶解碳酸锂和双氟磺酰亚胺锂而溶解氢氧化锂、双氟磺酰亚胺酸与碳酸氢锂的要求，而且二氯甲烷、二氯乙烷具有一定的疏水性，能够在反应结束后进行有效地固液分离，得到纯度较高的双氟磺酰亚胺锂盐粗品。或者碱金属源为碳酸钠或氢氧化钠时，步骤(1)中所述不良溶剂为卤代烃、芳香烃、正己烷中的一种或任意组合。卤代烃、芳香烃、正己烷符合不溶解碳酸钠和双氟磺酰亚胺钠而溶解双氟磺酰亚胺酸与碳酸氢钠的要求。
15、进一步优选地，所述卤代烃为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烷、四氯化碳中的一种或任意组合。所述芳香烃为苯或苯甲烷中的一种或两种。
16、进一步优选地，碱金属源为碳酸钠或氢氧化钠时，步骤(1)中所述不良溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或两种。
17、为了保证步骤(1)的反应效率和反应的充分进行，优选地，所述不良溶剂的加入量是双氟磺酰亚胺盐的理论值的2～10.5倍，例如为2、5、6、8、10或10.3倍。双氟磺酰亚胺盐的理论值是指碱金属源或双氟磺酰亚铵酸中任意一种物质完全反应并完全转化为双氟磺酰亚胺盐时，所得双氟磺酰亚胺盐的质量。
18、优选地，所述碱金属源为碱金属的氢氧化物时，步骤(1)中碱金属的氢氧化物与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比为1：0.5～1.1，例如为0.5、0.6、0.8、0.9、1.0或1.1。
19、由于碳酸盐、二氧化碳气体与水的反应不容易进行，为了保证反应效率和反应的充分进行，优选地，所述碱金属源为碱金属的氢氧化物时，步骤(2)中加入的碳酸锂与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比为2～5:1，例如为2:1、2.5:1、2.8:1、3:1、3.3:1、4:1或5:1。
20、优选地，所述碱金属源为碳酸盐时，当步骤(1)中碳酸盐与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比＜1:1时，步骤(2)中加入的碳酸盐与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比为2～5:1；进一步优选为2.5～4:1；当步骤(1)中碳酸盐与双氟磺酰亚胺酸的摩尔比为1～6:1时，进一步优选为3.5～5:1，将步骤(1)反应后的体系中直接通入二氧化碳气体进行反应。
21、优选地，步骤(2)中所述反应的温度是10～30℃。温度过高，高于30℃会导致盐出现粘结状态，反应中止，温度过低，低于10℃会导致反应速度很慢，影响反应效率。
22、为了使水反应得更彻底，减少产品中水的干扰，优选地，步骤(2)中所述反应的时间为10～20h；反应过程中持续通入二氧化碳气体。
23、优选地，若碱金属源为碳酸锂或氢氧化锂时，步骤(1)中所述反应的温度为2～6℃。进一步优选为3～5℃。若碱金属源为碳酸钠或氢氧化钠时，步骤(1)中所述反应的温度为10～30℃。进一步优选为30℃。