无水型双全氟丁基磺酰亚胺锂的合成与表征.docx

第40卷第2期化工新型材料V01．40 No．22012年2月NEW CHEMlCAL MATERlALS·107·无水型双(全氟丁基磺酰)亚胺锂的合成与表征 胡锋波张庆华詹晓力。陈丰秋 (浙江大学化学工程与生物工程学系，杭州310027)摘要以全氟丁基磺酰氟为原料，经胺化、成盐、中和、置换反应合成了无水型双(全氟丁基磺酰)亚胺锂。优化了 双(全氟丁基磺酰)亚胺三乙胺盐的合成条件。较优的条件为：n(C4 F9S()2NH2)‘n(c4 F9 S()2F)：n(NEt3)=1：1．04：1．4，反应温度80℃，反应时间42h。在该条件下，反应收率可达99％以上，合成双(全氟丁基磺酰)亚胺锂的总收率为53．3％。通过nIR、1H—NMR、MS和lCP等对中间体及最终产物进行了表征。关键词双(全氟丁基磺酰)亚胺锂，锂离子电池，柱色谱，置换反应Synthesis and characterization of anhydro吣lithi啪bis(perfluorobutylsulfonyl)imideHu Fengbo Zhang QinghuaZhan Xiaoli Chen Fengqiu(Department of Chemical and Biochemical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027)AbStr舵t Anhydrous lithi咖bis(pernuombutylsulfonyl)irIlide啪s s”thesized fmm perfluorobutanesulfonyl nuor_ide by continuously undenaking aIrIimtion reaction，salification reaction，neutmlization reaction，and metathesis reactiorL The conditions to synthesize bis(perfluorobutylsulfonyl)imide triethylarYline salt were optirnjzed The preferred condition 啪s n(C4 F9S()2NH2)：n(c4 F9SQF)：n(NEt3)一1：1．04：1．4 at 80℃for 42 hours，at which condition the yield could be up t0 more t}lan 99％．T．he gross卵eld of jithi咖bis(perfluorosulfonyl)irnjde was 53．3％．IrIte彻ediate pfoducts卸d thefiml product were characterized by F1、-取，1 H—NMR，MS and ICP，et aLKey womslithi啪bis(pernuorobutylsulfonyl)imide，lithiurmion battery，col岫戚ation chromatog姗，metathesisrf擅ction目前应用最广泛的锂电池电解质LiPF6虽然电导率较 全氟丁基磺酰氟(工业品)，湖北恒新化工有限公司，经蒸 高，但热稳定性差，且易生成腐蚀性很强的HF，影响电池的安 馏后使用；氨水、无水乙醚、甲苯(AR)，杭州化学试剂有限公 全性能及电性能[1‘3]。双(全氟丁基磺酰)亚胺锂具有良好的 司；三乙胺、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈、无水乙醇 热稳定性及较好的电导率，与水几乎不发生副反应，不产生 (AR)，国药集团化学试剂有限公司；碳酸钾(AR)，宜兴市第 HF，可作为替代LiPF6的新型锂电池电解质。目前合成双二化学试剂厂；四氟硼酸锂(99．9％)。阿拉丁试剂有限公司。 (全氟丁基磺酰)亚胺锂的方法主要有：全氟丁基磺酰胺、全氟薄层层析用GF254硅胶板和层析用200～300目硅胶均为青 丁基磺酰氟与六甲基二硅胺烷(HMD6)反应得到双(全氟丁 岛海洋化工厂生产。 基磺酰)亚胺[415]，该工艺流程长且原料昂贵；全氟丁基磺酰胺 1．1．2主要仪器 与全氟丁基磺酰氟反应得到双(全氟丁基磺酰)亚胺三乙胺美国Nicolet 5700红外光谱仪；德国Bruker Advance 500 盐，直接与Li2C03或LioH反应得到双(全氟丁基磺酰)亚胺 核磁共振仪；美国HP 5989A型质谱仪；美国热电公司IRIS 锂m 71，该反应过程易使锂盐生成结合水且难以脱除，导致生 intrepidⅡXsP型全谱等离子体发射光谱仪。 成HF而影响锂电池的性能[8]。 1．2合成步骤本研究以全氟丁基磺酰氟为原料，改进了双(全氟丁基磺 为获得无