二(三氟甲基磺酰)亚胺锂研发技术报告
1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐成分
乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（简称EMImTFSI）是一种常用的离子液体，具有优良的电化学性能和热稳定性，在储能设备、电化学传感器和材料合成等领域得到广泛应用。
本文将对EMImTFSI盐的成分、性质和应用进行全面评估，帮助读者深入了解这一重要的化学物质。
一、EMImTFSI盐的成分EMImTFSI盐由乙基-3-甲基咪唑阳离子和三氟甲磺酰亚胺阴离子组成。
乙基-3-甲基咪唑是一种离子液体常用的离子成分，具有良好的热和化学稳定性。
而三氟甲磺酰亚胺是一种优良的阴离子，具有高离子导电度和化学惰性。
这两种成分的结合使得EMImTFSI盐具有优异的电解质性能，适用于各种电化学领域的研究和应用。
二、EMImTFSI盐的性质1. 电化学性能EMImTFSI盐具有良好的电解质性能，低粘度和高离子传导率使其成为理想的电解质材料。
在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等储能设备中得到广泛应用。
EMImTFSI盐还被用于电化学传感器和生物传感器的制备，用于快速、准确地检测各种离子和分子。
2. 热稳定性EMImTFSI盐具有优异的热稳定性，其熔点较低，不易挥发，在高温下仍能保持较好的电解质性能。
这使得EMImTFSI盐在高温条件下仍能稳定地工作，适用于高温环境下的能源存储和转换设备。
三、EMImTFSI盐的应用1. 储能设备作为电解质材料的EMImTFSI盐已经被广泛应用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等储能设备中。
其高离子传导率和稳定性为这些设备的高效运行提供了重要保障。
2. 电化学传感器EMImTFSI盐也被应用于电化学传感器的制备中，用于检测环境中的各种离子和分子。
其高灵敏度和快速响应性使得传感器能够准确、快速地检测出目标物质的存在。
3. 材料合成由于EMImTFSI盐在有机合成和催化反应中的良好溶解性和催化活性，它还被应用于材料合成领域。
在有机合成反应中，作为溶剂的EMImTFSI盐能够提高反应的选择性和产率；在催化反应中，EMImTFSI盐作为催化剂能够促进反应的进行。
新型锂盐助力高镍动力电池性能提升电解液助推动力电池走上快车道
新型锂盐助力高镍动力电池性能提升电解液助推动力电池走上快车道支撑高镍三元动力电池快速发展的关键材料，除了技术门槛较高的高镍正极材料之外，添加了新型锂盐的特殊电解液也在其中发挥了极其重要的作用。
国家政策推动及下游新能源汽车对于动力电池高能量密度的诉求下，今年成为高镍三元动力电池量产元年。
而支撑高镍三元动力电池快速发展的关键材料，除了技术门槛较高的高镍正极材料之外，添加了新型锂盐的特殊电解液也在其中发挥了极其重要的作用。
国内新型锂盐添加剂领军企业江苏国泰超威新材料有限公司(下称“超威新材料”)陶荣辉表示，目前在三元动力电池及高镍动力电池电解液里，都会用到LiTFSI（双三氟甲基磺酰亚胺锂）、LiODFB（二氟草酸硼酸锂）、LiPO2F2（二氟磷酸锂）其中的一种或者两种，用以增强电池的热稳定性、耐氧化、高低温性能、循环寿命及安全性等。
“一般三元动力电池的电解液会在LiODFB、LiPO2F2中选用一种，而高镍三元动力电池中的正极氧化性高、镍活动性高，为降低材料活性、增加安全性，则会考虑增添LiTFSI。
”陶荣辉补充说道，包括松下、三星SDI、LG化学、CATL、比亚迪、国轩高科等国内外一线动力电池企业三元电池产品的电解液中都有添加这些新型锂盐。
另经高工锂电调查获悉，目前NCM811能够率先在圆柱电池上实现规模量产，与有些厂家在电解液中添加了较高比例的LiTFSI有关。
“虽然添加LiTFSI成本有所增加，但效果明显，从性价比角度还是很值得的。
”一名专业人士说道。
从三元动力电池良好应用前景来看，未来LiTFSI、LiODFB、LiPO2F2等新型锂盐销量必将随之“水涨船高”。
但需注意的是，囿于技术门槛较高，目前能够同时大规模量产三款新型锂盐的企业寥寥无几，为此一些锂盐添加剂企业及大型电解液企业正在大力开发当中。
超威新材料无疑是其中的佼佼者，领先于同行完成新型锂盐添加剂的研发及规模化量产，同时开拓了一系列产品，成为国内唯一一家拥有全系列产品的厂家。
双(氟磺酰)亚胺锂制备和应用研究进展
双(氟磺酰)亚胺锂制备和应用研究进展薛峰峰;王建萍;王鹏杰;马广辉;耿梦湍【摘要】双(氟磺酰)亚胺锂作为一种新型锂电池电解质,由于其优异的性能受到广泛关注.总结了双(氟磺酰)亚胺锂应用于新型锂电池中的性能,并对当前双(氟磺酰)亚胺锂合成工艺进行了归纳整理,对其今后的发展方向和前景进行了展望.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2016(033)009【总页数】5页(P11-15)【关键词】双(氟磺酰)亚胺锂;合成;应用【作者】薛峰峰;王建萍;王鹏杰;马广辉;耿梦湍【作者单位】多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191【正文语种】中文【中图分类】TQ226.32锂离子电池因工作电压高、能量密度大、循环寿命长、可快速充放电的优良特性已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型电动工具等领域，并且迅速向新能源电动汽车和大型储能电站拓展。
当前锂离子电池中应用最为广泛的电解质锂盐为六氟磷酸锂。
六氟磷酸锂中氟原子半径小，半径适当，具有良好的离子电导率和电化学稳定性，但其缺点是抗热性弱和遇水敏感，60～80 ℃即开始分解产生HF。
全氟烷基磺酰亚胺锂盐具有良好的热稳定性和化学稳定性被认为是有可能取代LiPF6的新一代锂离子电池电解质。
目前研究较多的是双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2，LiTFSI)，LiTFSI电解液在3.7 V Li+/Li)的电位下开始对Al正极集流体表现出严重的腐蚀性，限定了其在锂离子电池体系中的应用。
部分研究表明增长氟碳链有利于改善全氟烷基磺酰亚胺锂电解液/Al箔界面的电化学稳定性，例如Li[N(CF3SO2)(C4F9SO2)]对A1箔的腐蚀电位提高到4.5 V和4.6 V(vs.Li+/Li)。
锂离子电池高电压电解液溶剂研究进展
锂离子电池高电压电解液溶剂研究进展提高锂离子电池能量密度的一个途径是开发具有更高电压的正极材料。
目前，高能量密度数码电池的充电截止电压普遍在4.45V以上，4.48V及以上电压的电池体系也在开发应用，这就对电解液提出了很高的要求。
传统的锂离子电池碳酸酯类电解液由于低的电化学稳定窗口，在高电压下易分解，从而影响电池的电化学性能。
所以，寻找合适的高电压电解液溶剂显得就十分迫切。
本文主要总结了氟代、砜类、腈类等高压溶剂和室温离子液体各自的优缺点及在提高电解液电化学稳定窗口、改善电池性能方面的最新进展，并对高电压电解液未来发展进行展望。
1 前言计算机、通讯和消费电子产品的持续繁荣，带来了锂离子电池产业的快速发展。
然而，目前大量使用的传统的正极材料钴酸锂（LiCoO2）能量密度较低（约150Wh/kg）[1，2]，限制了锂离子电池在储能、动力汽车等方面的应用。
而储能、纯电动汽车、混合动力汽车市场将是锂离子电池未来发展和应用的主要方向和关键所在。
提高正极材料的工作电压是提高锂离子电池能量密度的其中一种主要方式。
目前研究的高压正极材料，如尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4、磷酸钴锂（LiCoPO4）、磷酸镍锂（LiNiPO4）等都有很高的工作电压，从而有获得高能量密度的可能。
另外，通过提高充电截止电压，获得高的放电比容量，如富锂锰材料等，也有可能获得高的能量密度。
虽然各种高压正极材料研究比较火热，但一直没有得到大规模实际应用，这其中最主要的原因之一是高压电解液的研发虽然取得了不少进步，但没有取得重大突破，无法批量在实践中得到广泛应用，取得客户端对电池性能和安全的认可。
传统的碳酸酯作为电解液溶剂，如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）等由于有高的离子电导率、良好的对锂盐的溶解性以及能形成稳定的固体电解质界面膜（SEI）膜等优点而成为有机电解液溶剂的理想选择。
尽管这类溶剂的氧化电势高达5V，然而受正极材料中过渡金属离子的催化作用，这些溶剂在较低的电势下（约4.5V）即被氧化分解，从而导致电池性能的快速恶化[3，4]。
双_氟代磺酰_亚胺及其盐的制备_性能与应用进展
2011年第30卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2097·化 工 进 展双（氟代磺酰）亚胺及其盐的制备、性能与应用进展胡锋波，张庆华，詹晓力，陈丰秋（浙江大学化学工程与生物工程学系，浙江 杭州 310027）摘 要：双（氟代磺酰）亚胺及其盐具有独特的结构和性能，在锂二次电池、离子液体、催化剂等领域引起了广泛的关注。
本文综述了该类化合物的制备方法，比较了各类方法的优缺点；从分子结构上分析了该类化合物某些碱金属盐含有结合水的原因，并归纳了目前合成无水型碱金属盐的方法；综述了它们作为锂二次电池的电解质使用时的各项性能；最后介绍了它们的应用进展，并指出了今后的研究重点及方向。
关键词：双（氟代磺酰）亚胺；锂盐；电导率；热稳定性中图分类号：O 646.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）10–2097–09Synthesis ，performance ，and application progress ofbis （fluoro-based sulfonyl ）imides and their saltsHU Fengbo ，ZHANG Qinghua ，ZHAN Xiaoli ，CHEN Fengqiu（Department of Chemical and Biochemical Engineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310027，Zhejiang ，China ）Abstract ：Due to their unique structure and performance ，bis （fluoro-based sulfonyl ）imides and their salts have attracted increasing interests in the fields of lithium-based rechargeable batteries ，ionic liquids ，and catalysts ，et al. In this paper ，preparation methods of these compounds are reviewed ，and their advantages and disadvantages are compared. The reason of some alkali metal salts combined with hydration water is analyzed from their molecular structures ，and preparation methods of anhydrous alkali-metal salts are also summarized. Their performance is introduced when they are used as electrolytes of lithium-based rechargeable batteries. At last ，their application progress is presented ，and the research emphases and development trend are discussed.Key words ：bis （fluoro-based sulfonyl ）imide ；lithium salts ；conductivity ；thermal stability在化石能源被过度开采，并由此引发能源危机、环境污染、温室效应等全球性问题的当今，追求经济可持续发展，开发太阳能、风能等可再生清洁能源，是今后各国必然的选择。
新型锂盐Li[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N]电解液在高电压LiNi(0.5)Mn(1.5
![新型锂盐Li[(CF3SO2)(n-C4F9SO2)N]电解液在高电压LiNi(0.5)Mn(1.5](https://img.taocdn.com/s3/m/12779d8c960590c69ec3768e.png)
摘要 探讨一种新 型磺酰亚胺锂盐 （三氟 甲基磺酰 ）（全 氟丁基磺酰 ）亚胺 锂 ｛Ｌｉ［（ｃＦ，ｓ０：）（ｎ—Ｃ Ｆ ＳＯｚ）Ｎ］，
ＬｉＴＮＦＳＩ｝的碳 酸丙烯酯 （Ｐｃ）电解液 的电导 率 、耐 氧化性及基 于该 电解液 的 ＬｉＮｉ Ｍｎ。 Ｏ ｌ“ 电池循 环性 能
和 自放 电行 为．结果 表明 ，１．０ ｍｏｌ／Ｌ ＬｉＴＮＦＳＩ—ＰＣ电解液 的室温 电导率 适 中，氧 化 电位 较高 ，并且 基 于该 电
配性 ；碳酸丙烯酯
中 图分 类 号 ０６４６
文 献 标 志 码 Ａ
近年来 ，高 电压锂离子电池 因具备较传统离子电池更高的能量密度而引起广泛关注 ．其 中以镍 锰 酸锂 （ＬｉＮｉ。． Ｍｎ。 Ｏ ）电池最 具代 表 性 ．ＬｉＮｉ。 Ｍｎ１＿５Ｏ 电压 平 台为 ４．７ Ｖ（ＶＳ．Ｌｉ／Ｌｉ ），能量 密度 高达 ６５８ Ｗ ·ｈ／ｋｇ，是 商业 化磷 酸铁 锂 （ＬｉＦｅＰＯ ，４４０ Ｗ ·ｈ／ｋｇ）的 １．５倍 ．然 而 ，传统 碳 酸 酯 电解 液 ［如 六 氟磷酸锂（ＬｉＰＦ ）碳酸乙烯酯 （ＥＣ）／碳酸二 甲酯 （ＤＭＣ），体积 比 １：１］存在氧化电位低 ，与正极材料匹 配性 差 等不 足 ，严 重制 约 了高 电压 锂离 子 电池 的实 际 应 用 ¨Ｊ．因此 ，开发 新 的 电解 液体 系 以提 高 其 与 ＬｉＮｉ。 Ｍｎ Ｏ 等高 电压 材料 的匹配性 是 高 电压锂 离 子 电池 的关 键 技术 之一．目前提 高 电解 液 与 ＬｉＮｉ Ｍｎ ０ 等高 电压 材料 匹 配性 的方 法有 ：（１）在 传统碳 酸酯 电解 液 （如 １．０ ｍｏｌ／Ｌ ＬｉＰＦ６ ＥＣ／ＤＭＣ， 体积 比 １：１）中加人成膜添加剂 ，如三 （三 甲基硅基 ）磷酸酯 Ｊ、三 （三甲基硅基 ）硼酸酯 和三 （五氟 苯基 ）磷 等 ，在 ＬｉＮｉ。 Ｍｎ Ｏ 表面形成稳定的钝化层 以抑制电解液的进一步氧化分解．然而 ，添加剂 的使用并不能从根本上解决 ＬｉＰＦ 碳酸酯电解液耐氧化性差的问题 ；（２）开发新型 电解液体系（如离 子液体 Ｊ、高电压溶剂 ， 或新型导电锂盐 ）取代传统 的 ＬｉＰＦ 碳酸酯电解液．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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；Rf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)
2
R1R2R3R4N+N(CF3SO2)
2
-
+
LiI
② 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)
N
CH
3
+
CH3(CH2)nBr
70
℃
乙腈
N
(CH2)nCH
3
CH
3
+
N
(CH2)nCH
3
CH
3
+
Br
-
+Li+N-SO2CF3SO2CF3室温H2ON(CH2)nCH3CH3+SO2CF3SO2CF3N
-
+
LiBr
Br
-
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+CO
2
(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+HFCF3SO2NHL
i
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]2NL
i
(CF3SO2)2Li+
2(CH3)3SiCl
0℃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。