双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中易产生的杂质有哪些？如何对其进行提纯？

双氟磺酰亚胺锂(LiFSI),CAS号为171611-11-3，是一种可替代六氟磷酸锂的新一代锂盐，目前广泛用于锂离子电池和超级电容器等领域。在锂离子电池的应用中，双氟磺酰亚胺锂作为电解液添加剂，能够有效降低电极表面上SEI层在低温下的高低温电阻，降低锂离子电池在放置过程中的容量损失，从而提供高容量电池，提高电池的电化学性能。

但是，锂离子电池对双氟磺酰亚胺锂的纯度要求非常高，要求其中的杂质离子和水分含量均控制在ppm级别。那么双氟磺酰亚胺锂中的杂质离子有哪些？为什么会存在水分？如何对杂质和水分进行有效去除，使其达到达到电池级使用要求呢？

首先，双氟磺酰亚胺锂中含有杂质是由于其制备工艺过程所造成的，双氟磺酰亚胺锂的制备一般包括两步反应，第一步为双氯磺酰亚胺的氟化制备双氟磺酰亚胺，第二步是双氟磺酰亚胺经锂化反应得到双氟磺酰亚胺锂。因为过程中会使用含有金属离子的无机盐原料，因此会造成双氟磺酰亚胺锂中金属离子残留超标，其金属离子多为非重金属离子，如钾、钠、镁、铁、钙、铅等。

其次，关于水分的存在，主要是由于在双氟磺酰亚胺锂的合成中，有的方法会采用氢氧化锂或碳酸锂为锂源时，而这会导致副产物水的生成。

去除金属离子残留的方法主要有采用金属离子吸附剂，利用藻土或沸石粉吸附金属离子，在制备过程中加阳离子交换树脂等，但是这些方法尽管能效去除金属离子，但是存在清除效果不佳、加重金属离子残留、易造成酸值超标等弊端。而氯化亚砜虽然能对双氟磺酰亚胺锂进行除水，但同时也引入了难去除的SO₃^2-离子，会增加后续双氟磺酰亚胺锂的提纯难度。因此，对于双氟磺酰亚胺锂的提纯需要进一步改进。

吴国栋等^[1]人开发出一种全新的去除金属离子的工艺，他们先通过改性沸石制备了一种金属离子吸附剂，然后将双氟磺酰亚胺锂盐溶解于有机溶剂中，再进行过滤，向滤液中加入金属离子吸附剂后加热升温进行吸附，再经过过滤、减压蒸馏、过滤、重结晶等步骤，得到高纯度低金属离子残留的双氟磺酰亚胺锂。

项文勤等^[2]人提出了一种提高双氟磺酰亚胺锂的方法，他们先使双氟磺酰亚胺锂粗品与烷基酰氯反应得到混合液，再对混合液进行蒸发处理和有机溶剂溶解，得到高纯度的双氟磺酰亚胺锂。

这些提纯方法能够有效去除双氟磺酰亚胺锂粗品中的水分和杂质离子，提高双氟磺酰亚胺锂的品质，使之达到电池级纯度使用要求。

相关链接：双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)

参考文献：

1. 一种双氟磺酰亚胺锂的提纯方法 CN110668411A

2. 一种提高双氟磺酰亚胺锂纯度的方法 CN110540176A