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）10–2097–09
Synthesis ，performance ，and application progress of
bis （fluoro-based sulfonyl ）imides and their salts
HU 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。

锂二次电池在可再生能源的储能方面发挥着不可替代的作用，而锂二次电池电解质的性能优劣将直接影响其是否能真正工业化。

双（氟代磺酰）亚胺（图1）是一类酸
图1 双（氟带磺酰）亚胺的结构式
R 1=F ，CF 3，C 2F 5，C 4F 9等；R 2= F ，CF 3，C 2F 5，C 4F 9等
性极强的Brønsted 酸，由于氮原子上的负电荷的高度离域化（图2）[1]，阴离子稳定性好，质子很容易脱落，因而此类亚胺的酸性极强，如双（全氟甲基磺酰）亚胺的酸性与100%浓硫酸的酸性相当[2]。

该类阴离子与锂离子形成的锂盐阴、阳离子间配位作用很弱，可作为新型电解质在锂二次电池中使用。

它们与目前应用最广泛的LiPF 6相比在热稳定性、毒性及安全性等方面具有更为优越的性能，得到了广泛的重视。

双（氟代磺酰）亚胺及其盐在酸催化
剂[3]、
离子液体[4-6]、选择性氟化剂[7-8]等领域也有广 收稿日期：2011-05-13；修改稿日期：2011-06-03。

第一作者：胡锋波（1987—），男，硕士研究生。

联系人：詹晓力，教授。

E-mail xlzhang@ 。

化工进展2011年第30卷·2098·
图2 双（氟代磺酰）亚胺阴离子的共振离域状态[1]
泛应用。

本文作者在调研了大量相关领域研究成果的基础上系统介绍了双（氟代磺酰）亚胺及其盐的制备、性能及应用方面的进展，并对未来的研究方向及前景做了展望。

1 双（氟代磺酰）亚胺及其盐的合成
根据R1和R2取代基是否相同，可将双（氟代磺酰）亚胺及其盐分为对称型和非对称型两类。

1.1 对称型双（氟代磺酰）亚胺及其盐的合成
双（三氟甲基磺酰）亚胺[(CF3SO2)2NH]及其盐是该类亚胺及盐中研究得最早也较为成熟的一类物质，与其同类的亚胺及盐可表示为(R f SO2)2NH及(R f SO2)2NM，其中R f指CF3、C2F5、C4F9、C6F13、C8F17等，M指Li、Na、K、Rb、Cs等。

R f取代基的不同，相应的亚胺及盐的合成方法有巨大区别，这主要取决于取代基碳链长度的不同，原料的物性、反应活性及产物的化学性能决定了合成方法的选取。

对于(CF3SO2)2NH及盐的合成，Meussdorffer 等[9]最先提出，经Foropoulos等[2]改进（图3），以CF3SO2F气体和液氨为原料合成CF3SO2NH2，并与CH3ONa及HMDS反应得到CF3SO2N(Na)Si(CH3)3中间产物，再将CF3SO2F通入其中反应，由于
图3 合成路线图
(CH3)3SiF气体的生成，推动了反应的进行，得到(CF3SO2)2NNa；经酸化并升华得(CF3SO2)2NH。

该路线反应条件温和，但反应步骤多，原料成本高，分离复杂，不宜工业化生产。

Foropoulos等[2]在高压釜中使NH3与CF3SO2F 反应生成CF3SO2NH2，并在三乙胺为缚酸剂的条件下通入CF3SO2F反应得到(CF3SO2)2NHEt3，经酸化得(CF3SO2)2NH，并与Li2CO3等发生中和反应得到相应的碱金属盐[图4，式(1)]。

该工艺直接以气态CF3SO2F为原料，需高压条件，对设备要求较高。

Masahiko等[10]采用CF3SO2X与[(CH3)3Si]2NM反应得到(CF3SO2)2NM，并经酸化得到(CF3SO2)2NH，该方法要使用价格昂贵的[(CH3)3Si]2NM，不经济；Desmarteau等[11]将CF3SO2F 与CF3SO2NHLi得到(CF3SO2)2NLi和HF，该方法需要加压反应，且生成了腐蚀性很强的HF，对设备要求很高；Michel等[12]将无水(CF3SO2)2O和尿素或胺的卤化物在高压下反应得到(CF3SO2)2NH；Michel等[13]又提出了Li3N与CF3SO2F反应得到(CF3SO2)2NLi，虽然该反应易发生，但因Li3N不稳定易爆炸，给操作带来困难；Haas等[14]利用NaClO氧化(CF3S)2NH生成(CF3SO2)2Na，并经酸化得(CF3SO2)2NH。

图4 合成路线图
第10期胡锋波等：双（氟代磺酰）亚胺及其盐的制备、性能与应用进展·2099·
以上这些方法对(CF3SO2)2NH 的合成方法有一定的改进，但因成本、工艺或设备等问题而限制其工业化应用。

为此，Kazuo等[15]提出，将三乙胺冷却至－60 ℃，通入定量的NH3，并在搅拌下滴入定量CF3SO2Cl，经回流反应，并经萃取、洗涤、干燥、蒸馏等处理得到(C2H5)3NH(CF3SO2)2N和NH4Cl的混合物，经酸化并减压蒸馏得到(CF3SO2)2NH。

该方法同样适用于(C2F5SO2)2NH的合成。

另外，Han等[16]提出用相对较易获得的C2F5SO2Li与NH2OSO3H在碱性环境下反应得到C2F5SO2NH2，产率为70%，进而通过HMDS法或以三乙胺作缚酸剂与C2F5SO2F反应得到(C2F5SO2)2NH。

当碳原子数为3～8时，可以HMDS为原料合成(R f SO2)2NH（图3），但该方法步骤多，成本高；也可通过图4式（1）所述以“两步法”合成(R f SO2)2NH，该方法条件温和，转化率较高。

Howells 等[17]采用“一步法”以n(R f SO2F)∶n(NH3)=1∶2在高压下反应得到(R f SO2)2NNHEt3，酸化后得到(R f SO2)2NH，进而与LiOH等中和反应得到相应的碱金属盐[图4，式(2)]；Conte等[18]在“一步法”合成(R f SO2)2NNHEt3盐的基础上，不经酸化过程，直接与LiOH反应得到（R f SO2）2NLi，产率为59%[图4，式(3)]。

通过“一步法”合成(R f SO2)2NNHEt3，虽然步骤较少，但需在高压下操作，对设备要求高。

综上考虑成本、设备及操作难易等因素，以三乙胺为缚酸剂，通过“两步法”合成对称型(R f SO2)2NNHEt3及(R f SO2)2NH是较优的合成方法。

(FSO2)2NH及(FSO2)2NM是对称型双（氟代磺酰）亚胺及金属盐的另一类重要化合物。

(FSO2)2NH 一般通过(ClSO2)NH氟化或直接反应获得。

氟磺酸能与尿素反应得到(FSO2)2NH[19]，但由于该反应大量放热，传热不均，会导致产率波动很大；且氟磺酸价格昂贵，腐蚀性强，对设备要求高；提纯上的困难[氟磺酸沸点为15.5 ℃，(FSO2)2NH的沸点为170 ℃]也是该方法的一大缺陷。

(ClSO2)NH能通过氨基磺酸与PCl5反应得到，转化率80%以上[20-21]，但是副产物POCl3的生成，增大了分离提纯的难度。

Beran等[22]提出了能克服毒性、分离等问题的合成(ClSO2)NH的方法。

将氨基磺酸、SOCl2及氯磺酸置于“一锅”中反应并减压蒸馏得到(ClSO2)NH，该反应的反应机理见图5。

图5 合成(ClSO2)NH的反应机理
该反应生成的HCl及SO2能很容易地从反应体系中除去，促进了反应进行，因而产率很高，达99%；使用的原料毒性都较小，腐蚀性远低于氟磺酸，适于工业化生产。

1.2 非对称型双（氟代磺酰）亚胺及其盐的合成
非对称型双（氟代磺酰）亚胺及其盐大致可分为两类，分别是(R f1SO2)(R f2SO2)NH和(FSO2)(R f SO2)NH及相对应的盐，其中R f1和R f2指全氟代烷基，且它们的碳链长度不相等。

(R f1SO2)(R f2SO2)NH类型的亚胺的合成方法与对称型双（氟代磺酰）亚胺类似。

对于(FSO2)(R f SO2)NH 及其盐的合成，Maehama等[23]提出CF3SO2NH2与叔丁基钾反应得到CF3SO2NHK，再用无水(FSO2)2O 与该钾盐反应得到非对称型(FSO2)(CF3SO2)NK；可以在弱碱作用下，使气体SO2F2与CF3SO2NH2反应得到(FSO2)(CF3SO2)NK[24]，也可以利用FSO3H和PCl5与R f SO2NH2反应脱除POCl3后得到(FSO2)(CF3SO2)NH[25]；将R f SO3H与ClSO2NCO 反应[26]，或者将R f SO2NCO与ClSO3H反应[27]得到(R f SO2)(ClSO2)NH，再用KF或SbF3对其氟化得到(R f SO2)(FSO2)NK。

这些方法具有原料毒性大、工艺复杂，或分离提纯难、产率低的缺点。

为此，Han 等[16]和周志彬等[28]提出了能有效制备非对称型双（氟代磺酰）亚胺及盐的新方法。

利用毒性较小的SOCl2和ClSO3H与R f SO2NH2反应得到(R f SO2)(ClSO2)NH，再用SbF3氟化得到(R f SO2)(FSO2)NH，与相应的M2CO3中和反应得到碱金属盐。

该方法以“一锅法”得到(R f SO2)(ClSO2)NH，操作简便；以SbF3作为氟化剂与(R f SO2)(ClSO2)NH进行均相氟化反应后，不用分离副产物SbCl3即可与碳酸钾（铷、铯）中和反应得到金属盐，而生成的水又能与过量的碳酸钾及SbCl3水解反应生成不溶于有机溶剂的Sb2O3和KCl，分离方便，易于工业化生产。

1.3 无水型双（氟代磺酰）亚胺盐的合成
双（氟代磺酰）亚胺盐一般由双（氟代磺酰）亚胺与碱金属的碳酸化合物或氢氧化物中和而成，
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该类反应迅速，并生成水，而双（氟代磺酰）亚胺锂盐、钠盐及铷盐极易附带结合水，究其原因，主要由该类盐的特殊晶体结构决定。

以(CF3SO2)2NLi 为例，当它不含结晶水时，由于CF3基团的存在，阻碍了阴离子与锂离子形成螯形环，它们只能形成桥连配体，因而其晶体为四面体配位结构[29]；而当其含有一个结合水时（晶体结构如图6所示，图6在图9后），可以使水分子与阴离子互相桥连和螯合，形成八面体结构，该晶体结构更加稳定[30]。

因而，水的带入是一个不可逆过程，通过升温干燥直至分解都无法除去。

而水的存在将严重影响锂盐作为二次电池电解质使用的性能。

但双（氟代磺酰）亚胺钾盐不带结合水，能通过中和法制得无水型钾盐，因而可通过无水型钾盐制得无水型锂盐及钠盐。

Beran等[31]以LiClO4或NaClO4与双（氟磺酰）亚胺钾在无水无氧手套箱中进行置换反应得到了双（氟磺酰）亚胺锂。

该置换反应生成的KClO4不溶于有机溶剂，可通过滤膜分离；由于MClO4稍微过量，最后的产物中存在少量的MClO4杂质无法去除，且MClO4吸湿性强，纯度很难保证，具有强氧化性，对设备要求高，因而使用MClO4作为置换剂存在一定缺陷。

Zhou等[32]在上述工作的基础上提出以MBF4置换双（氟代磺酰）亚胺钾，该置换剂本身作为一种锂电解质，吸湿性不强，无氧化性，纯度可达到电子级，且热稳定性及化学稳定性好，导电率适中，因而作为置换剂比MClO4性能更好。

2 双（氟代磺酰）亚胺及其盐的性能
由于氟原子的强吸电子作用，双（氟代磺酰）亚胺上的氢原子极易脱落，使其呈强酸性。

该类亚胺易溶于水，用NaOH水溶液滴定亚胺水溶液可测得酸度系数p K a，(FSO2)2NH的p K a为 1.3[33]，(CF3SO2)2NH的p K a为1.7[2]。

它们的酸性强度与浓硫酸类似，且随着碳原子数的增加，酸性减弱。

双（氟代磺酰）亚胺上氟原子的强吸电子性使氮上的电子云离域，当该类亚胺阴离子与碱金属阳离子成盐时，阴阳离子间的相对作用力较弱，特别当离子半径最小的锂离子与其结合时，相对作用力最弱，使该锂盐在熔融状态或有机溶剂状态下锂离子呈高游离性，可作为锂电解质在锂二次电池中使用。

亚胺阴离子的不同，相对应的锂盐的导电性能、热稳定性及腐蚀性都不相同。

2.1 电导率
锂盐的导电性能是锂盐作为二次电池的电解
质的最重要的性能指标之一，它的强弱直接决定着
锂二次电池的性能优劣及用途。

Dudley等[34]与Ue
等[35]先后报道了LiTFSI [(CF3SO2)2NLi]、LiPF6、
LiClO4及CF3SO3Li的导电性能（表1），Conte等[18]
测试了对称型及非对称型双（氟代磺酰）亚胺锂
电解质的导电性能（表2），各类电解质在不同温
度下的导电性能如图7所示[36]。

由图可以看出，
表1 一些锂电池电解质的导电性能[34-35]
锂盐导电率×103/S·cm－1溶剂体积比温度/℃
2.22 EC∶PC=1∶1 20
6.43 EC∶PC=1∶1 80
5.88 DME∶PC=1∶120
CF3SO3Li
7.41 DME∶EC=1∶120
5.12 EC∶PC=1∶1 20
14 PC
25
12.08 DME∶EC=1∶120
25.97 DME∶EC=1∶180
11.23 DME∶PC=1∶120
(CF3SO2)2NLi
24.30 DME∶PC=1∶180
10 DMC∶EC=1∶120
20 DMC∶EC=1∶160
6.56 EC∶PC=1∶1 20
LiPF6
19.35 EC∶PC=1∶1 80
8.4 DMC∶EC=1∶120
13.9 DMC∶EC=1∶160
LiClO4
16.5 DME∶EC=1∶1
20
图7 不同温度下的1mol/L LiFSI，LiPF6，LiTFSI，
LiClO4和LiBF4的导电率[36]
（溶剂为EC∶EMC=3∶7，体积比）
第10期 胡锋波等：双（氟代磺酰）亚胺及其盐的制备、性能与应用进展 ·2101·
表2 双（氟代磺酰）亚胺锂电解质的导电性能[18]
导电率/mS ·cm －
1
锂盐
溶剂1∶1 （质量比） 0℃ 20℃40℃[SO 2(CF 2)3SO 2]2NLi DMC ∶EC 4.59 6.869.08(CF 3SO 2)2NLi DMC ∶EC 4.11 6.187.81(C 2F 5SO 2)2NLi DMC ∶EC 3.40 5.457.22(C 4F 9SO 2)2NLi DMC ∶EC 2.21 3.63 4.99(C 2F 5SO 2)(C 4F 9SO 2)NLi DMC ∶EC 2.19 3.11 3.99(CF 3SO 2)(C 4F 9SO 2)NLi DMC ∶EC 0.26 1.55 2.24CF 3SO 3Li
DMC ∶EC
1.55
2.51
3.42
LiPF 6（LP30） DMC ∶EC 5.97 9.4113.33[SO 2(CF 2)3SO 2]2NLi DEC ∶EC 3.05 4.95 6.36(CF 3SO 2)2NLi DEC ∶EC 2.67 4.24 5.73(C 2F 5SO 2)2NLi DEC ∶EC 2.43 3.95 5.43(C 4F 9SO 2)2NLi DEC ∶EC 1.18 2.34 3.37(C 2F 5SO 2)(C 4F 9SO 2)NLi DEC ∶EC 1.46 2.28 3.13(CF 3SO 2)(C 4F 9SO 2)NLi DEC ∶EC 0.61 1.10 1.68CF 3SO 3Li DEC ∶EC 1.04 1.63 2.3 LiPF 6(LP40)
DEC ∶EC
3.95 6.09
8.02
图8 不同温度下的1 mol/L LiFNFSI ，LiPF 6，LiTFSI ，
LiClO 4和LiBF 4的导电率
[37]
（溶剂为EC ∶EMC=3∶7，体积比）
LiFSI[(FSO 2)2NLi]的导电性能最好，优于其它电解
质。

由于诱导效应作用，对称型双（氟代磺酰）亚胺锂盐的电导率随碳原子数的增加而降低，对称型锂盐LiFSI 的电导率最高，非对称型锂盐LiFNFSI[(FSO 2)(C 4F 9SO 2)NLi]的电导率处于LiFSI 和LiTFSI 之间（图8）[37]。

因而从导电性能角度比较，(FSO 2)2NLi 优于其它双氟代锂盐。

2.2 热稳定性
除了导电性，热稳定性是锂电池的电解质另一
项重要的性能指标。

目前使用最广泛的锂盐电解质LiPF 6的热稳定性较差，即使在常温下也能发生分解反应：LiPF 6（s ）
LiF （s ）+ PF 5（g ）。

该反应生成的气体PF 5，能使平衡向右反应，且高温下更易发生该反应。

PF 5能与电解质溶剂发生开环反应等副反应；P —F 键的存在使它极易吸潮，发生一系列副反应，生成的HF 及POF 3腐蚀性很强[38-39]，因而LiPF 6作为锂电池的电解质，安全性能较低。

双（氟代磺酰）亚胺锂盐与LiPF 6相比，热稳定性更好，其热分解温度高，如LiTFSI 的热分解温度分别为384 ℃[40]，且吸潮反应更弱，不会生成HF 等腐蚀性气体。

双（氟代磺酰）亚胺锂的热稳定性随着碳链增长而增强，但随着碳链的增长，锂盐电解质的黏度会随之增大，抑制锂离子的游离性，降低其导电性能。

2.3 腐蚀性
在含碳双（氟代磺酰）亚胺锂盐中，(CF 3SO 2)2NLi 研究得最早，起源于20世纪80年代[2]，其导电率与LiPF 6相当，在不使用Al 的情况下，以LiNiO 2为正极材料，石油焦炭为负极材料，(CF 3SO 2)2NLi 溶于 EC/DMC 为电解液组成的锂离子电池能持续1000次深度放电[41]；热稳定性高，熔点为236 ℃，分解温度为360 ℃[42]；以Ag +/Ag 为参比电极时，Im -在EC/DMC 中的抗氧化极限达到2.5 V ，置换成Li +/Li 参比电极，达到5.0 V ，虽稍低于LiPF 6和LiBF 4，其电化学稳定性质已足够稳定[43]，且它的充放电循环形态优于其它锂盐电解质。

但是它从没有真正应用到锂电池中，因为它对Al 集片具有强烈腐蚀性，而铝作为锂电池中的正极基体，因为其具
有高抗氧化电势、易操作性及价廉的优势很难用其它物质替代。

双（氟代磺酰）亚胺锂对铝的腐蚀性与C —S 键的存在有关，F —S 键或P —S 键的存在不会对Al 产生腐蚀性。

当存在C —S 键时，可通过增加其它盐以钝化Al ，或增长碳链能降低腐蚀性，然而碳链的增长会增大电解液的黏度，降低电解质的电导率。

(FSO 2)2NLi 中不存在C —S 键，且导电性能、热稳定性、电化学稳定性优异，被认为是目前有可能取代LiPF 6的一种双氟代锂盐。

Abouimrane 等[44]合成并研究了LiFSI 的导电性、电化学稳定性及其对Al 的腐蚀性，出人意料的是，它对铝腐蚀严重（图9），以Li +/Li 为参比电极，它的腐蚀电势为
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3.3 V，比LiTFSI对Al的腐蚀性还强（腐蚀电势为3.7 V）。

他们认为，制取(FSO2)2NH时Cl－的存在是导致较强腐蚀性的可能原因。

为此，Han等[36]考察了不同Cl－含量的LiFSI电解液对Al的腐蚀性的影响（图10）。

结果表明，Cl－含量为50 mg/L的LiFSI电解液的循环伏安图与LiTFSI相像，腐蚀
图9 以Al片为工作电极，Li金属为对电极和参比电极时，0.85mol/L的LiFSI电解液（1∶1 EC/DMC）的循环伏安图[42] 电势为3.7 V左右，且经5次循环腐蚀电流密度仍然很大，表明没有形成钝化膜，其对Al片的腐蚀性
图6 (CF3SO2)2NLi·H2O的晶体结构图[30]
Li—紫色空心圆；S—黄色椭圆；F—绿色实心圆；O—带部分红色阴影的空心圆；N—蓝色实心圆；C—黑色空心圆；H—绿色空心圆
图10 以Al片为工作电极，Li金属为对电极和参比电极时，含不同Cl－含量的1 mol/L LiFSI电解液
（1∶1 EC/DMC）的循环伏安图[36]
第10期胡锋波等：双（氟代磺酰）亚胺及其盐的制备、性能与应用进展·2103·
很强；经充分提纯，Cl－含量为0.45 mg/L的LiFSI 电解液的腐蚀电势没有变化，经一次循环后，腐蚀电流密度明显降低，但腐蚀性能与LiPF6相比仍有较大差距。

Li等[45]在研究其腐蚀性时发现，大于4.3 V时，腐蚀性严重，但在0～4.3 V使用时，对石墨和LiFePO4电极兼容性好，电容率高，认为铝片上涂覆LiFePO4有可能阻止LiFSI电解液在高电压下使用时对铝片的腐蚀。

因而，如何设计双（氟代磺酰）亚胺锂的结构及电解质溶液的配方，提升锂盐的纯度，使其满足电导率、热稳定性、电化学稳定性、腐蚀性等方面的要求，是今后努力的方向。

3 双（氟代磺酰）亚胺及其盐的应用研究
双（氟代磺酰）亚胺及其盐由于分子结构上的特点，具有强化学亲电性、强酸性的特点及优良的固体表面特征，在许多领域都具有重要用途，特别是在高性能电解质、离子液体及催化剂等领域应用广泛。

锂二次电池具有价格适宜、比能量高的优良特性，在可再生能源的储能、电动汽车等领域将发挥重大作用[46]。

而电解质的优劣对锂二次电池的性能影响很大，因而高效、安全、环保的新型电解质是科学工作者一直研究的重点。

双（氟代磺酰）亚胺锂盐具有电导率高、热稳定性高、电化学窗口较宽的特性[47]，有望成为锂二次电池的新型电解质。

自1984年Foropoulos等[2]合成了双（三氟甲基磺酰）亚胺及锂盐以来，双（氟代磺酰）亚胺锂盐应用到锂二次电池的研究从来没有间断。

1990年，3M公司成功实现了双（三氟甲基磺酰）亚胺锂的商品化，认为其优异的电性能、热性能能取代电导率较低的三氟甲磺酸锂、具有强氧化性的高氯酸锂、热稳定性差的四氟硼酸锂、六氟磷酸锂等锂盐而作为高性能锂二次电池电解质使用，但随后发现它对铝集片强烈的腐蚀性使其不可能应用于锂电池中。

为了降低甚至消除该类锂盐对铝集片的腐蚀性，一方面以F—S键或P—S键代替C—S键而获得(FSO2)2NLi 等锂盐[48]；另一方面以降低电导率为代价，通过增长碳链或设计非对称型[(FSO2C6F4)(CF3SO2)]NLi、(C n F2n+1SO2)(C m F2m+1SO2)]NLi等来降低其对Al的腐蚀性[2，16]。

离子液体因为其离子的高度不对称性而难以密集堆积，难以形成晶体，因此相对于其它盐类化合物熔点很低，常温下为液体，是许多有机物、无机物优良的溶剂，易分离、易循环使用，且由于它蒸汽压低、不易挥发及造成环境污染、低碳环保，近年来受到广泛关注和研究。

双（氟代磺酰）亚胺盐的阴离子由于结构庞大，且氟离子的强吸电子性，使其与阳离子的结合力很弱，它们与N-甲基四氢吡咯、N-甲基-N-丙基四氢吡咯等化合物反应得到的离子液体难结晶[49-51]，电导率高，黏度小，既能作为溶剂使用，也能作为锂二次电池电解液使用。

双（氟代磺酰）亚胺能与金属化合物反应得到双（氟代磺酰）亚胺金属盐，它们能作为Lewis 酸催化许多有机反应，应用广泛。

Duris等[52]以双（三氟甲基磺酰）亚胺的镧和铷盐催化苯甲醚与乙酸酐酰基化反应，结果表明，双（三氟甲基磺酰）亚胺盐的催化效果比氯化物更好，且它对苯乙醚等活泼芳香化合物与苯酰氯的酰化反应的催化效果也很好。

张正波等[53]制备了高分子负载Yb(NTf2)3非均相催化剂，并将其应用于苯甲酸乙酯的合成反应，产率达95%；用5%的Yb(NTf2)3催化甲苯的硝化反应，转化率达99%。

Wang等[54]在季铵盐离子液体中，以Cu[N(C4F9SO2)2]2/[N4446][Tf2N]或In(NTf2)3/[N4446][Tf2N]为催化体系，以HNO3/Ac2O为硝化剂，发生氯苯的硝化反应，结果表明，以两类催化剂发生硝化反应的转化率分别为87.6%和90.6%，反相产品与正相产品的比例为4.3～4.8。

该类催化剂回收简便，能重复使用5次以上。

Ma等[55]将聚（4-苯乙烯磺酰-全氟丁基磺酰）亚胺（PSFSI）固定在SBA-15上，形成一种超强固体酸，用其催化吲哚与醛类的缩合反应，催化效果好，条件温和，且能循环使用，酸性保持良好。

4 结语
双（氟代磺酰）亚胺及其盐因强吸电子元素氟原子的存在表现出独特的性能，强酸性、高热稳定性、高电导率及分子体积大等特性使其有希望大量运用于锂二次电池、催化剂及离子液体等领域中。

因结构、用途的不同，制备方法差异很大，对纯度的要求也各不相同，特别当运用于锂二次电池中时，
化工进展2011年第30卷·2104·
其纯度要求很高，需要在惰性环境中操作，且反应中不能带入水，因为水的带入将是一个不可逆过程，无法除尽。

双（氟代磺酰）亚胺作为锂二次电池电解质的优点主要表现在：①导电率适宜，且热稳定性、电化学稳定性高；②发生副反应概率小，不会产生HF 等腐蚀性气体。

缺点主要有：①对正极铝集片有腐蚀作用，目前尚未完全克服；②以干燥钾盐制备无水高纯锂盐的工艺需进一步改进。

针对以上优缺点，如何改进及创新钾盐制锂盐的方法以提高锂盐的纯度是今后该领域研究的一个重点；如何克服该类锂盐对锂电池中铝集片的腐蚀性，同时提高其导电性能，并将其工业化是今后设计双（氟代磺酰）亚胺及其盐分子结构、创新工艺配方的一个研究方向。

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