双三氟甲烷磺酰亚胺锂的合成方法及应用前景

背景及概述

双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiN(CF3S02)2，以下简称LiTFSI）是一种具有广泛应用前景的电解液物质。LiTFSI具有适宜的导电率，高热稳定性和电化学稳定性，且副反应概率小，不会产生腐蚀性气体如HF。因此，LiTFSI是目前锂离子二次电池电解液中不可或缺的高新技术产品。随着锂电行业的发展，LiTFSI还可以用作催化剂和离子液体等多种用途，其市场需求必将不断增大。

图1 双三氟甲烷磺酰亚胺锂的性状图

合成方法的改进

过去，双三氟甲基磺酰氨锂盐的合成方法主要使用氨水、铵盐或氨气作为氨的来源，然后加入三氟甲基磺酰氯等物质合成双氯磺酰氨锂，最后进行氟化和锂化反应得到双三氟甲基磺酰氨锂盐[1]。然而，这种方法存在以下几个缺点：1）在工业化大量生产过程中，氨的准确用量很难确定，过多或过少都会导致生成不必要的副产物；2）大量使用氨气时，容易引起爆炸，存在安全隐患。

为了改进合成方法，提出了一种新的制备双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐的方法，包括以下步骤：

A. 将苯甲基胺溶于有机溶剂中，加入碱性催化剂，与三氟甲基磺酰氯或三氟甲基磺酰氟反应，得到式ⅱ所示的苯甲基双三氟甲基磺酰胺；

B. 将步骤A得到的苯甲基双三氟甲基磺酰胺溶于有机溶剂中，在浓硫酸的作用下去除苯甲基，得到双三氟甲基磺酰氨；

C. 将步骤B得到的双三氟甲基磺酰氨，在有机溶剂条件下，与树脂锂进行离子交换，得到最终产物双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐。

用途

双三氟甲基磺酰亚胺锂可用于制备锂电池的电解质以及新型稀土路易斯酸催化剂；用于通过对应的三氟甲基磺酸盐的阴离子置换反应制备手性咪唑鎓盐。本品是重要的含氟有机离子化合物，其应用在二次锂电池、超级电容器。以及铝电解电容器等清洁能源器件、高性能非水电解质材料、以及新型高效催化剂等领域，均具有重要的产业化应用价值。

参考文献

[1]CN105949093A - 一种双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐的制备方法