有望替代LiPF6的新一代锂盐LiFSI

一.结构及物化性质

1.1结构

化学式: F2NO4S2.Li

1.2物化性质

双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)是一种离子液体，密度1.052g/cm3，熔点124-128℃，具有稳定性高 (200℃以下不分解)、低温性能优异、水解稳定性好，且工作范围温度宽和环境更友好等优点。

二.用于电解液作用

相较于LiPF6而言具有更好的电化学性、抗水解性、热稳定性、导电性，目前主要作为电解液中的添加剂使用，也可单独作为电解质使用，被作为LiPF6的替代品，未来发展前景较好。

1. 高离子导电性能：LiFSI具有较高的离子导电率，能够提供更快的离子传输速度，从而提高电池的充放电性能和功率密度。

2. 宽电化学窗口：LiFSI具有较宽的电化学窗口，能够在较高的电压范围内工作，提高电池的能量密度和循环稳定性。

3. 良好的溶解性：LiFSI在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性，能够与电解液中的溶剂和其他成分充分混合，提高电池的电解液的均匀性和稳定性。LiFSI电解液与SEI膜的两种主要成分有很好的相容性，只会在160°C时与其部分成分发生置换反应，LiFSI能够很好地弥补LiPF6的不足，是一种更加优质的电解液溶质锂盐。

4. 良好的热稳定性：LiFSI具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持电池的稳定性和安全性，LiFSI熔点为145°C，分解温度高于200°C。

三.合成路线

LiFSI因其良好结构稳定性和电化学性能等优异性能，由于其提纯、合成难度较大、排污处理难，导致其成本较高。LiFSI按照合成步骤可分为三步法和两步法（硫酰氟法），现以两步法为主。三步法合成过程可分双氯磺酰亚胺的合成（氯化）、氟化、锂化三个主要步骤及后续的过滤洗涤等非关键步骤，主要原料包括氯磺酸、氯化亚砜、氨基磺酸、氯磺酰异氰酸（通过氨基磺酸和光气等制备而成）、三氯化硫等，氟化过程一般用氟化盐、氢氟酸（氟化氢）等；而两步法（硫酰氟法）跳过氯化过程，以硫酰氟及氮化锂为原料直接得氟化中间品双氟磺酰亚胺(HFSI），目前采用该法生产企业较少。锂化过程一般用碱性锂或卤化锂。

发展趋势

随着LiFSI市场认可和需求持续增长，技术领域突破需求带动专利数量快速增长。成本和价格是阻碍产业规模化替代的关键因素。当前国内国内多家企业和研究机构开始储存新型制备技术，通过缩短工艺流程、降低原材料消耗等方式对现有生产工艺进行改进，推动LiFSI进一步降本增效，加速LiFSI使用比例提升。