制備五環(huán)陰離子鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制備具有下式的咪唑化合物的方法：其中Rf是包括1到5個碳原子的氟化烷基基團(tuán)，所述方法包括：(a)在T1的溫度下，使具有下式的二氨基順丁烯二腈與具有下式的化合物反應(yīng)以形成具有式(IVa)的鹽化的酰胺化合物，其中Y表示氯原子或OCORf基團(tuán)；和(b)在高于T1的溫度T2下，使具有式(IVa)的鹽化的酰胺化合物和/或相應(yīng)的胺(IVb)脫水以形成式(III)的咪唑化合物，
【專利說明】制備五環(huán)陰離子鹽的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備五環(huán)陰離子鹽、且尤其是1-三氟甲基-4，5- 二腈-咪唑基鋰的方法，以及制備包含這種鹽的電解質(zhì)組合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池至少包括負(fù)極、正極、隔板和電解質(zhì)。電解質(zhì)由溶解于溶劑中的鋰鹽組成，其通常是有機(jī)碳酸酯的混合物，以便在粘度和介電常數(shù)之間具有好的折衷。
[0003]最常用的鹽是六氟磷酸鋰(LiPF6)，其具有眾多所需品質(zhì)(qualities)中的許多，但是具有以氟化氫氣體形式降解的缺點(diǎn)。這造成安全問題，尤其是在即將到來的鋰離子電池用于私人車輛的情況下。
[0004]因此，已經(jīng)開發(fā)了其它鹽以提供Li離子電池電解質(zhì)，并且尤其是LiTDI (1-三氟甲基-4，5- 二腈-咪唑基鋰)和LiPDI (1-五氟乙基-4，5- 二腈-咪唑基鋰)，如文獻(xiàn)W02010/023413所教導(dǎo)的。這些鹽具有如下優(yōu)點(diǎn):包含較少的氟原子，并且包含強(qiáng)的碳-氟鍵，代替LiPF6的較弱的磷-氟鍵。此外，這些鹽具有很好的導(dǎo)電性，大約為6mS/cm，且在咪唑陰離子和鋰陽離子之間具有非常好的離解作用。
[0005]文獻(xiàn)W02010/023413提出幾個制造這些五環(huán)陰離子的合成路線，其中之一在于使二氨基順丁烯二腈(DAMN)與酸衍生物如氟化酸酐縮合，隨后是質(zhì)子/鋰交換?？s合在單一步驟中進(jìn)行。
[0006]用已知的合成路線獲得的鋰鹽最高產(chǎn)率為約70%。存在的雜質(zhì)使繁重的下游純化步驟成為必要，這代表對于該類型鋰鹽用作鋰離子電池的電解質(zhì)鹽的可能的產(chǎn)業(yè)化的約束。
[0007]因此，存在開發(fā)以更好的產(chǎn)率獲得鋰鹽如LiTDI或LiPDI的方法的實際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明首先涉及制備下式的咪唑化合物的方法:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.制備下式的咪唑化合物的方法:
2.如權(quán)利要求1 的方法，其中 Rf 表示 CF3> CHF2' CH2F' C2HF4' C2H2F3' C2H3F2' C2F5' C3F7'C3H2F5、C3H4F3、C4F9、C4H2F7、C4H4F5、C5F11, C3F6OCF3、C2F4OCF3、C2H2F2OCF3 或 CF2OCF3,優(yōu)選 CF3、C2F5' C2F4OCF3' C2H2F2OCF3 或 CF2OCF3。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其中T1為O到80°C，優(yōu)選10到50°C，更優(yōu)選20到30°C。
4.如權(quán)利要求1到3之一的方法，其中T2為30到180°C，優(yōu)選60到150°C，更優(yōu)選75到 140 0C ο
5.如權(quán)利要求1到4之一的方法，其中步驟(a)持續(xù)I到12小時，優(yōu)選I到3小時，和/或步驟(b)持續(xù)I到12小時，優(yōu)選I到3小時。
6.如權(quán)利要求1到5之一的方法，其中步驟(a)和(b)在相同的溶劑中進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求1到6之一的方法，其中在步驟(a)之前，將二氨基順丁烯二腈和式(II)的化合物溶解于溶劑中，該溶劑優(yōu)選為1，4- 二嚷:燒。
8.如權(quán)利要求1到7之一的方法，其中溫度T2對應(yīng)于所述溶劑的沸點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項的方法，其中第二步驟在第一步驟之后立即進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項的方法，其特征在于:步驟(a)中形成的產(chǎn)物是式(IVa)的化合物。
11.如權(quán)利要求1到10中任一項的方法，其特征在于:步驟(a)中形成的產(chǎn)物是式(IVb)的化合物。
12.制備下式的咪唑基鋰化合物的方法:
13.如權(quán)利要求12的方法，所述鋰基物選自氫化鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰、以及其組合。
14.制造電解質(zhì)組合物的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法制備式(V)的咪唑基鋰，并且將該化合物溶解在溶劑中。
15.制造電池或單元電池的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求14的方法制造電解質(zhì)組合物，并且將該電解質(zhì)組合物插入到負(fù)極和正極之間。
【文檔編號】H01G9/035GK103930405SQ201280055837
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】G.施密特, M.弗拉斯奎 申請人:阿克馬法國公司