本发明属于电解质盐材料，具体涉及一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法。
背景技术：
1、随着人们对绿色低碳经济的日益关注，二次电池备受关注。作为二次电池的核心材料之一，电解质盐对电池的循环寿命、高低温性能和安全性能有重要影响。作为一种新型电解质盐，与六氟磷酸锂(热稳定性差、易水解)相比，双氟亚磺酰亚胺锂(lifsi)不但具有较高的电导率、热稳定性(200℃以下不分解)与良好水解稳定性，且有着抑制电池气胀等优势(j.power sources,2022,535,231481)；与高氯酸钠、六氟磷酸钠等电解质体系相比，以双氟磺酰亚胺钠(nafsi)为电解质制备的钠离子电池具有更高的库伦效率和更好的循环性能(adv.energy mater.,2013,3,156-160)。
2、目前lifsi的制备方法主要有以下几种：一是双氯磺酰亚胺(hclsi)氟化得到双氟磺酰亚胺(hfsi)，而后与锂盐反应得到lifsi(cn 104925765 a、cn 106044728a)；二是使用hclsi与氟化锂反应制备lifsi(cn 113247871a)。前者需要使用腐蚀性有毒气体氟化氢(hf)，且常通过添加二氯亚砜除水，会导致产物中氯离子含量较高，产品质量下降；后者会产生大量hf，残留在产品中的hf使得lifsi的性能下降，同时增加了尾气处理的成本。us8377406使用hfsi与碳酸锂反应制备lifsi，hfsi溶于水时放热会导致其分解，该专利在超低温(-78℃)下配制hfsi水溶液，增加了能耗。
3、目前nafsi的制备方法主要有：cn 114572945 a中使用双氟磺酰亚胺(hfsi)与钠盐反应制备nafsi，反应需要在较低温度下进行且需控制反应体系中的水分含量，防止hfsi分解。
4、此外，双氟磺酰亚胺碱金属盐中，溶液状态下，由于更强的库伦作用，离子半径小，电荷密度高的碱金属离子更易导致fsi-的分解(electrochimica acta,2019,321,134644)。相比双氟磺酰亚胺钠和双氟磺酰亚胺锂，双氟磺酰亚胺钾较稳定，制备难度较低，更易除杂提纯得到高纯产物。因此，现有一种制备路线是通过氟磺酰亚胺钾来制备高纯度的氟磺酰亚胺钠或氟磺酰亚胺锂。例如，现有技术中cn 101747242 a通过双氟磺酰亚胺钾(kfsi)与四氟硼酸锂、高氯酸锂、高氯酸钠或四氟硼酸钠在有机溶剂中进行复分解交换反应制得lifsi或nafsi，产品中残留的钾离子较高，所使用的高氯酸锂、高氯酸钠及其反应产生的高氯酸，均为爆炸性化合物，存在一定的安全风险，不适合工业化生产。而若采用双氯磺酰亚胺直接与氟化钠反应得到nafsi，则会产生大量剧毒腐蚀性气体氟化氢。
技术实现思路
1、针对现有氟磺酰亚胺钾制备氟磺酰亚胺钠或氟磺酰亚胺锂的方法存在安全风险和残留钾含量高的问题，本发明提供了一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法。
2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、本发明提供了一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，包括以下操作步骤：
4、提供一种碱金属盐xfsi的醇溶液，其中，x表示第一碱金属离子，fsi表示双氟磺酰亚胺阴离子；
5、提供一种阳离子交换树脂柱，所述阳离子交换树脂柱中填充有强酸型阳离子交换树脂，且所述强酸型阳离子交换树脂吸附有第二碱金属离子z，所述第二碱金属离子z的离子半径小于所述第一碱金属离子x的离子半径；
6、离子交换：将碱金属盐xfsi的醇溶液通入阳离子交换树脂柱进行离子交换，将碱金属盐xfsi上的第一碱金属离子x置换为第二碱金属离子z，得到含有碱金属盐zfsi的醇溶液，提纯得到碱金属盐zfsi。
7、可选的，所述第二碱金属离子z选自钠或锂；所述第一碱金属离子x选自钾或钠。
8、可选的，所述碱金属盐xfsi的醇溶液中，醇包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
9、可选的，碱金属盐xfsi的质量浓度为1％～30％，水含量为5％及以下。
10、可选的，所述阳离子交换树脂柱由以下制备方法制备得到：
11、将强酸性阳离子交换树脂装柱后，依次用水、酸溶液、水、第二碱金属离子z的氢氧化物或碱性盐溶液、水和醇类溶剂对阳离子交换树脂柱进行淋洗。
12、可选的，采用水淋洗阳离子交换树脂时，以流出液电导率<200μs/cm作为淋洗结束标志；
13、采用酸溶液淋洗阳离子交换树脂时，以流出液中阳离子＜100ppm作为淋洗结束标志；
14、采用第二碱金属离子z的氢氧化物或碱性盐溶液淋洗阳离子交换树脂时，以流出液的ph>8作为淋洗结束标志；
15、采用醇类溶剂淋洗阳离子交换树脂时，以流出液中水分<80000ppm作为淋洗结束标志。
16、可选的，所述酸溶液包括盐酸、硫酸中的一种或多种，所述酸溶液的酸浓度为1％～50％；
17、可选的，所述第二碱金属离子z的氢氧化物或碱性盐溶液选自zoh、z2co3、zhco3、cnh2n+1oz溶液中的一种或多种，其中，n为1或2，所述氢氧化物或碱性盐溶液中氢氧化物或碱性盐的质量浓度为0.1％～50％；
18、所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
19、可选的，当离子交换操作中，流出液的第二碱金属离子z<1000ppm时，对阳离子交换树脂柱进行再生操作，对所述阳离子交换树脂柱的再生操作与所述阳离子交换树脂柱的制备方法相同。
20、可选的，对含有碱金属盐zfsi的醇溶液，经过减压浓缩、过滤、干燥得到碱金属盐zfsi，所述减压浓缩的温度为5℃～80℃。
21、可选的，所述强酸性阳离子交换树脂选自磺酸型阳离子交换树脂。
22、根据本发明提供的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，相比于现有通过化学反应的方式，本制备方法采用吸附有第二碱金属离子z的阳离子交换树脂柱对碱金属盐xfsi的醇溶液进行处理，以离子交换的方式制备得到碱金属盐zfsi的醇溶液，操作简单，制备环境要求较低，阳离子交换树脂和溶剂可再生使用，安全性高，且得到的碱金属盐zfsi的醇溶液纯度较高，易于后续的提纯操作，有利于得到纯度较高的碱金属盐zfsi。同时，发明人通过试验发现，相比于其他有机溶剂，采用醇类溶剂作为碱金属盐xfsi的载体时，有利于降低所得到的碱金属盐zfsi中x离子的含量和水分含量，提高碱金属盐zfsi的纯度。
1.一种双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述第二碱金属离子z选自钠或锂；所述第一碱金属离子x选自钾或钠。
3.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐xfsi的醇溶液中，醇包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐xfsi的醇溶液中碱金属盐xfsi的质量浓度为1％～30％，水含量为5％及以下。
5.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂柱由以下制备方法制备得到：
6.根据权利要求5所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，采用水淋洗阳离子交换树脂时，以流出液电导率<200μs/cm作为淋洗结束标志；
7.根据权利要求5所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括盐酸、硫酸中的一种或多种，所述酸溶液的酸浓度为1％～50％；
8.根据权利要求5所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，当离子交换操作中，流出液的第二碱金属离子z<1000ppm时，对阳离子交换树脂柱进行再生操作，对所述阳离子交换树脂柱的再生操作与所述阳离子交换树脂柱的制备方法相同。
9.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，对含有碱金属盐zfsi的醇溶液，经过减压浓缩、过滤、干燥得到碱金属盐zfsi，所述减压浓缩的温度为5℃～80℃。
10.根据权利要求1所述的双氟磺酰亚胺碱金属盐的制备方法，其特征在于，所述强酸性阳离子交换树脂选自磺酸型阳离子交换树脂。