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WO2019229366A1 - Composition de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide - Google Patents

Composition de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide Download PDF

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WO2019229366A1
WO2019229366A1 PCT/FR2019/051244 FR2019051244W WO2019229366A1 WO 2019229366 A1 WO2019229366 A1 WO 2019229366A1 FR 2019051244 W FR2019051244 W FR 2019051244W WO 2019229366 A1 WO2019229366 A1 WO 2019229366A1
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equal
composition
less
ranging
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PCT/FR2019/051244
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English (en)
Inventor
Grégory Schmidt
Rémy Teissier
Jean-Luc Couturier
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Publication date
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Priority to US17/059,856 priority patent/US20210221685A1/en
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt composition.
  • Anions of sulfonylimide type by their very low basicity, are increasingly used in the field of energy storage in the form of inorganic salts in batteries, or organic salts in supercapacitors or in the field of liquids ionic.
  • LiPF 6 LiPF 6
  • this salt shows numerous disadvantages such as limited thermal stability, sensitivity to hydrolysis and therefore lower battery safety.
  • new salts having the FSO 2 group have been studied and have demonstrated many advantages such as better ionic conductivity and resistance to hydrolysis.
  • LiFSI LiN (FSO 2 ) 2
  • LiFSI LiN (FSO 2 ) 2
  • the present invention relates to a composition
  • a composition comprising:
  • lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide lithium, or lithium bis (fluorosulfonyl) imide.
  • ppm or "part per million” means ppm by weight.
  • the above-mentioned composition comprises at least 99.78%, preferably at least 99.80%, advantageously at least 99.85%, even more preferably at least 99.90% by weight of bis (fluorosulfonyl) lithium salt. imide, relative to the total weight of said composition.
  • the composition comprises at least 99.95%, preferably at least 99.97%, advantageously at least 99.98%, even more preferably at least 99.99% by weight of bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt. relative to the total weight of said composition.
  • the mass content of acetic acid in the composition is less than or equal to 350 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, advantageously less than or equal to 250 ppm, even more advantageously less than or equal to 200 ppm, example less than or equal to 150 ppm. Even more preferably, the acetic acid content in the composition is less than or equal to 100 ppm, and in particular less than or equal to 50 ppm, relative to the total weight of the composition.
  • the mass content of acetic acid in the composition is greater than or equal to 0.1 ppm, preferably greater than or equal to 1 ppm, advantageously greater than or equal to 10 ppm relative to the total weight of the composition. .
  • the mass content of acetic acid in the composition ranges from 0.1 ppm to 300 ppm, preferably from 0.1 ppm to 200 ppm, advantageously from 0.1 ppm to 150 ppm, even more advantageously from 0.1 ppm to 100 ppm relative to the total weight of the composition.
  • composition may also include:
  • a content of Cl ions less than or equal to 20 ppm by weight, preferably less than or equal to 15 ppm, advantageously less than or equal to 10 ppm, by weight relative to the total weight of said composition;
  • an H 2 O content less than or equal to 200 ppm, preferably less than or equal to 100 ppm, advantageously less than or equal to 50 ppm, still more preferably less than or equal to 30 ppm by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a Na + content less than or equal to 200 ppm, preferably less than or equal to 100 ppm, advantageously less than or equal to 50 ppm, still more advantageously less than or equal to 20 ppm by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FSO 3 Li less than or equal to 500 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, advantageously less than or equal to 200 ppm, even more advantageously less than or equal to 100 ppm, and in particular less than or equal to 20 ppm by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FSO2NH2 less than or equal to 200 ppm preferably less than or equal to 100 ppm, advantageously less than or equal to 50 ppm, even more advantageously less than or equal to 20 ppm, and in particular less than or equal to 10 ppm by weight relative to the total weight of said composition.
  • the composition comprises:
  • an F content ranging from 0 to 200 ppm, preferably ranging from 0 to 50 ppm, advantageously ranging from 0 to 30 ppm by weight relative to the total weight of said composition;
  • an H 2 O content ranging from 0 to 200 ppm, preferably ranging from 0 to 100 ppm, advantageously ranging from 0 to 50 ppm, still more advantageously ranging from 0 to 30 ppm by weight relative to the total weight of said composition; ; and or
  • a content of SO 4 2 ranging from 0 to 300 ppm, preferably ranging from 0 to 200 ppm, advantageously ranging from 0 to 100 ppm, still more advantageously ranging from 0 to 50 ppm by weight relative to the total weight of said composition; ; and or
  • a Na + content ranging from 0 to 200 ppm, preferably ranging from 0 to 100 ppm, advantageously ranging from 0 to 50 ppm, even more advantageously ranging from 0 to 20 ppm by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FSO 3 Li ranging from 0 to 500 ppm, preferably ranging from 0 to 300 ppm, advantageously ranging from 0 to 200 ppm, still more advantageously ranging from 0 to 100 ppm, and in particular ranging from 0 to 20 ppm; by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FSO 2 NH 2 ranging from 0 to 200 ppm, preferably ranging from 0 to 100 ppm, advantageously ranging from 0 to 50 ppm, still more advantageously ranging from 0 to 20 ppm, and in particular ranging from 0 to 10 ppm; ppm by weight relative to the total weight of said composition.
  • the composition comprises:
  • an F-content ranging from 0.1 to 200 ppm, preferably ranging from 0.1 to 50 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 30 ppm by weight relative to the total weight of said composition;
  • a content of H 2 O ranging from 0.1 to 200 ppm, preferably ranging from 0.1 to 100 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 50 ppm, still more advantageously from 0.1 to 30 ppm by weight; relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of SO 4 2 ranging from 0.1 to 300 ppm, preferably ranging from 0.1 to 200 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 100 ppm, still more advantageously ranging from 0.1 to 50 ppm by weight; relative to the total weight of said composition C; and or
  • a Na + content ranging from 0.1 to 200 ppm, preferably ranging from 0.1 to 100 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 50 ppm, still more advantageously ranging from 0.1 to 20 ppm by weight; relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FS0 3 Li ranging from 0.1 to 500 ppm, preferably ranging from 0.1 to 300 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 200 ppm, more advantageously from 0.1 to 100 ppm, and in particular ranging from 0.1 to 20 ppm by weight relative to the total weight of said composition; and or
  • a content of FSO 2 NH 2 ranging from 0.1 to 200 ppm, preferably ranging from 0.1 to 100 ppm, advantageously ranging from 0.1 to 50 ppm, more advantageously from 0.1 to 20 ppm, and in particular ranging from 0.1 to 10 ppm by weight relative to the total weight of said composition.
  • the composition may also comprise a butyl acetate content less than or equal to 2000 ppm, preferably less than or equal to 1500 ppm, preferably less than or equal to 1000 ppm, advantageously less than or equal to 500 ppm, even more advantageously lower or equal to 250 ppm, for example less than or equal to 150 ppm.
  • the composition according to the invention is characterized in that the sum of the total contents of acetic acid and of butyl acetate is less than or equal to 2 200 ppm, preferably less than or equal to 1 700 ppm, advantageously less than or equal to at 1200 ppm based on the total weight of the composition.
  • the composition is such that:
  • the composition may also comprise a butanol content less than or equal to 500 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, preferably less than or equal to 200 ppm, advantageously less than or equal to 100 ppm, in particular less than or equal to 50 ppm by relative to the total weight of the composition.
  • the composition may also comprise a content of crystallization solvent, preferably chosen from chlorinated solvents and aromatic solvents, less than or equal to 1000 ppm, preferably less than or equal to 800 ppm, preferably less than or equal to 500 ppm, advantageously less than or equal to 200 ppm, in particular less than or equal to 100 ppm relative to the total weight of the composition.
  • a content of crystallization solvent preferably chosen from chlorinated solvents and aromatic solvents, less than or equal to 1000 ppm, preferably less than or equal to 800 ppm, preferably less than or equal to 500 ppm, advantageously less than or equal to 200 ppm, in particular less than or equal to 100 ppm relative to the total weight of the composition.
  • crystallization solvent the solvent optionally used to crystallize the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide.
  • This solvent is preferably dichloromethane or toluene.
  • the composition according to the invention is characterized in that the sum of the total contents of acetic acid and water is less than or equal to 400 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, advantageously less than or equal to 250 ppm by relative to the total weight of the composition.
  • the composition is such that:
  • the amount of acetic acid and / or butyl acetate and / or butanol and / or crystallization solvent is determined by proton NMR with an internal standard: trifluorotoluene.
  • the composition according to the invention can be obtained by a process comprising the following steps:
  • composition C1 comprising an organic solvent SOI, water and bis (fluorosulfonyl) imide salt, to produce a composition C2 comprising:
  • said pre-concentration step being carried out at a temperature of less than or equal to 50 ° C;
  • the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt of the composition C1 can be obtained by any known method for preparing said salt, for example as described in WO2015 / 158979 or WO2009 / 1233328.
  • composition C1 may be obtained by any known method for preparing bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt.
  • composition C1 can also be obtained according to a process comprising the following steps:
  • step ii) a step of contacting with an organic solvent SO 2 in the case where the LiFSI salt obtained in step i) is solid;
  • composition C1 comprises:
  • a mass content of water ranging from 0.1% to 10%, preferably from 1% to 10%, advantageously from 1.5% to 10% by weight relative to the total weight of said composition C1; and or a mass content of bis (fluorosulfonyl) imide salt ranging from 5% to 30%, preferably from 5% to 20% by weight relative to the total mass of the composition.
  • the above-mentioned organic solvent SO 2 may be selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the solvent SO 2 is chosen from dichloromethane, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, acetonitrile, diethyl ether, and mixtures thereof.
  • the organic solvent SO 2 is butyl acetate.
  • the above-mentioned step iii) can be repeated at least once.
  • the organic solvent SOI is selected from the group consisting of esters, nitriles, ethers, chlorinated solvents, aromatic solvents, and mixtures thereof.
  • the SOI solvent is chosen from ethers, esters, and mixtures thereof.
  • the solvent SOI is chosen from methyl-t-butyl ether, cyclopentyl methyl ether, ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate, and mixtures thereof, the organic solvent SO 2 being preferentially butyl acetate.
  • Pre-concentration step a) is preferably carried out at a temperature of 25 ° C to 45 ° C, preferably 30 ° C to 40 ° C.
  • the pre-concentration step a) is carried out under reduced pressure, for example at a pressure of less than or equal to 50 mbar abs, in particular at a pressure of less than or equal to 30 mbar abs.
  • the pre-concentration step a) can be carried out by any means allowing the concentration, for example using an evaporator.
  • the above-mentioned step b) is carried out in a short-path thin-film evaporator under the following conditions:
  • the term “residence time” means the time elapsing between the entry of the lithium salt solution of bis (fluorosulfonyl) imide (in particular obtained at the end of step b) above) in the evaporator and the outlet of the first drop of the solution.
  • the temperature of the condenser of the short-path thin-film evaporator is between -50 ° to 5 ° C., preferably between -35 ° C. and 5 ° C. In particular, the temperature of the condenser is -5 ° C.
  • Short-path thin-film evaporators are also known under the name “Wiped film short path” (WFSP). They are typically so called because the vapors generated during evaporation make a “short trip" (short distance) before being condensed to the condenser.
  • WFSP Wiped film short path
  • evaporators marketed by the companies Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh or VTA Process.
  • short-path thin-film evaporators may include a solvent vapor condenser positioned within the apparatus itself (particularly in the center of the apparatus), unlike other types of film evaporators. thin (which are not short path) in which the condenser is located outside the device.
  • the formation of a thin film of product to be distilled on the internal hot wall of the evaporator can typically be provided by continuously spreading on the evaporation surface by mechanical means. specified below.
  • the evaporator may in particular be provided at its center, an axial rotor on which are mounted the mechanical means that allow the formation of the film on the wall.
  • They may be rotors equipped with fixed blades: three-blade or four-blade lobed rotors in flexible or rigid materials, distributed over the entire height of the rotor or rotors equipped with moving blades, pallets, scrapers, guided rubbers.
  • the rotor may be constituted by a succession of articulated pallets on pivot mounted on a shaft or axis via radial supports.
  • Other rotors may be equipped with mobile rollers mounted on secondary axes and said rollers are pressed on the wall by centrifugation.
  • the rotational speed of the rotor which depends on the size of the apparatus can be readily determined by those skilled in the art.
  • the various mobiles can be made of various materials, for example metal, steel, alloy steel (stainless steel), aluminum, or polymers, for example polytetrafluoroethylene PTFE or glass materials (enamel); metallic materials coated with polymeric materials.
  • the solution is introduced into the short-path thin film evaporator with a flow rate of between 700 g / h and 1200 g / h, preferably between 900 g / h and 1100 g / h for a evaporation surface of 0.04 m 2 .
  • the aforementioned method further comprises a step c) of crystallization of the lithium salt of bis (fluorosulfonyl) imide obtained at the end of step b) mentioned above.
  • the crystallization step may be carried out in an organic solvent ("crystallization solvent") chosen from chlorinated solvents, such as, for example, dichloromethane, and aromatic solvents, such as, for example, toluene.
  • chlorinated solvents such as, for example, dichloromethane
  • aromatic solvents such as, for example, toluene.
  • the LiFSI composition obtained at the end of step c) is recovered by filtration.
  • the crystallization is carried out at a temperature of less than or equal to 25 ° C., preferably less than or equal to 15 ° C.
  • the ester solvents used to prepare the bis (fluorosulfonyl) imide lithium salt can be hydrolyzed (in the presence of water) to the decomposition products: acid and alcohol.
  • Butyl acetate can in particular be hydrolyzed to acetic acid and butanol.
  • the inventors have discovered that a high content of acetic acid can adversely affect the performance of the battery.
  • the process according to the invention advantageously makes it possible to reduce or even avoid the partial decomposition of the organic solvents used, such as, for example, butyl acetate and acetic acid and / or butanol.
  • composition according to the invention advantageously leads to improved performance in the batteries.
  • composition according to the invention has at least one of the following advantages:
  • the corrosion of the aluminum current collector is advantageously reduced and / or zero;
  • the present invention also relates to the use of the composition according to the invention in batteries, in particular in Li-ion batteries.
  • composition according to the invention can be used in Li-ion batteries of mobile devices (for example mobile phones, cameras, tablets or laptops), or electric vehicles, or storage vehicles. renewable energy (such as photovoltaic or wind energy).
  • between x and y or “ranging from x to y” means an interval in which the terminals x and y are included.
  • the temperature "between 30 and 100 ° C” includes in particular the values 30 ° C and 100 ° C. All the embodiments described above can be combined with each other.
  • Residual solvent content Head space method or head space
  • Butanol-1 0.01% by weight
  • Acetic acid 5% by weight
  • the limit of detection of acetic acid is particularly high.
  • the H1 NMR analysis conditions are as follows:
  • NMR spectra and quantification were performed on a Bruker AV 400 spectrometer, at 376.47 MHz for 19 F, on a 5 mm BBFO + probe.
  • Absolute quantification by 19 F NMR and proton NMR is done by metered addition of ⁇ , ⁇ , ⁇ -trifluorotoluene (TFT), Aldrich into the tube containing the sample.
  • TFT trifluorotoluene
  • the signals of the fluorinated species to be assayed are integrated in comparison with that of the CF 3s of this internal standard, according to a method well known to those skilled in the art.
  • proton NMR the quantification is done similarly to the aromatic proton signal of trifluorotoluene.
  • the limit of quantification of a species is of the order of fifty ppm.
  • LiFSI LiFSI in 823 g of butyl acetate
  • the concentration of LiFSI is about 10% by weight and the water content of this solution is 3% by weight.
  • the water content of this solution is greater than the solubility of water in butyl acetate due to the combination of lithium salt with water.
  • a first concentration by evaporation of the solvent is carried out with a rotary evaporator at 40 ° C under reduced pressure (P ⁇ 30mbars).
  • a solution is obtained whose dry extract is 42% and the water content measured by titration is 430 pppm.
  • the last concentration is carried out on a film evaporation apparatus WFSP (Wiped Film Short Path) at the temperature of 80 ° C scus a vacuum of 0.5 mbar. This concentrate is taken up in dichloromethane. LiFSI crystallizes rapidly. After one hour of contact time, solid LiFSI is obtained which is recovered by filtration and which is dried under vacuum for at least 24 hours. The mass of solid LiFSI is 1 10 g, a yield of 82%.
  • WFSP Wide Film Short Path
  • the "head-space" measurement method by gas chromatography introduces a bias in the quantification of organic species because the measurement is directly related to the liquid / vapor equilibrium of the system (underestimated results).
  • the NMR assay method is more reliable because it is a direct measurement of the composition, and has a lower detection limit than the head-space method.
  • the electrolyte solutions No. 1 and No. 2 are made by dissolving the LiFSIs prepared according to Examples 1 and 2 above in a mixture of ethylene carbonate / ethylmethylcarbonate 3/7 by volume.
  • the concentration of LiFSI is 0.8 mol / l.
  • 2% by weight of fluroethylene carbonate is added to each electrolyte.
  • Cyclic voltammetry test The cyclic volumetric tests are performed on button cells with a lithium metal anode and an aluminum cathode with the prepared electrolyte. The voltage is varied between 0 and 6V with a scanning speed of 1 mV / s over 3 cycles. The current obtained in the third cycle is noted, therefore, after formation of the optional passivation layer.
  • the table below presents the results:
  • electrolyte # 2 led to a running having a higher intensity than that obtained with the electrolyte 0 n 1.
  • the current with a higher intensity indicates a higher corrosion of the aluminum.
  • This test consists in imposing a constant voltage on a battery of the same type as that described for the cyclic voltametry test and for monitoring the intensity of current through the cell.
  • the objective is to measure the leakage current, residual current of constant intensity, which accounts for the polarization of the battery and its lifetime. The higher the leakage current, the shorter the life of the battery.
  • the test was performed at 4V.
  • the leakage current is 3.1 mA.
  • the leakage current for the cell manufactured with the LiFSI of Example 2 is 15 mA.

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Abstract

La présente invention concerne une composition comprenant : au moins 99,75% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide; et de l'acide acétique en une teneur massique strictement supérieure à 0 et inférieure ou égale à 400 ppm.

Description

COMPOSITION DE SEL DE LITHIUM DE BIS(FLUOROSULFONYL)IMIDE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une composition à base de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Les anions de type sulfonylimide, de par leur très faible basicité, sont de plus en plus utilisés dans le domaine du stockage d’énergie sous forme de sels inorganiques dans les batteries, ou de sels organiques dans les super condensateurs ou dans le domaine des liquides ioniques. Le marché des batteries étant en plein essor et la réduction des coûts de fabrication des batteries devenant un enjeu majeur, un procédé de synthèse à grande échelle et à bas coût de ce type d’anions est nécessaire.
Dans le domaine spécifique des batteries Li-ion, le sel actuellement le plus utilisé est le LiPF6 mais ce sel montre de nombreux désavantages tels qu’une stabilité thermique limitée, une sensibilité à l’hydrolyse et donc une plus faible sécurité de la batterie. Récemment de nouveaux sels possédant le groupement FS02 ont été étudiés et ont démontré de nombreux avantages comme une meilleure conductivité ionique et une résistance à l’hydrolyse. L’un de ces sels, le LiFSI (LiN(FS02)2) a montré des propriétés très intéressantes qui font de lui un bon candidat pour remplacer le LiPF6.
L’identification et la quantification des impuretés dans les sels et/ou électrolytes, et la compréhension de leurs impacts sur les performances de la batterie deviennent primordiales. Par exemple, les impuretés possédant un proton mobile, en raison de leur interférence avec les réactions électrochimiques, conduisent à des performances et une stabilité globale moindre des batteries Li-ion. L’application des batteries Li-ion nécessite d’avoir des produits de haute pureté (minimum d’impuretés).
Il existe un besoin de nouvelles compositions à base de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide pour leur utilisation dans les batteries.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
La présente invention concerne une composition comprenant :
- au moins 99,75% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide ; et
- de l’acide acétique en une teneur massique strictement supérieure à 0 et inférieure ou égale à 400 ppm. Les teneurs massiques mentionnées ci-dessus sont par rapport au poids total de la composition.
Dans le cadre de l’invention, on utilise de manière équivalente les termes « sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide », « lithium bis(sulfonyl)imidure », « LiFSI », « LiN(FS02)2 », « lithium de bis(sulfonyl)imide », ou « bis(fluorosulfonyl)imidure de lithium ».
Dans le cadre de l’invention, le terme de « ppm » ou « partie par million » s’entend de ppm en poids.
De préférence, la composition susmentionnée comprend au moins 99,78%, préférentiellement au moins 99,80%, avantageusement au moins 99,85%, encore plus avantageusement au moins 99,90% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide, par rapport au poids total de ladite composition. De préférence, la composition comprend au moins 99,95%, préférentiellement au moins 99,97%, avantageusement au moins 99,98%, encore plus avantageusement au moins 99,99% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide par rapport au poids total de ladite composition.
Selon un mode de réalisation, la teneur massique en acide acétique dans la composition est inférieure ou égale à 350 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 200 ppm, par exemple inférieure ou égale à 150 ppm. De façon encore plus préférée, la teneur en acide acétique dans la composition est inférieure ou égale à 100 ppm, et en particulier inférieure ou égale à 50 ppm, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation, la teneur massique en acide acétique dans la composition est supérieure ou égale à 0,1 ppm, de préférence supérieure ou égale à 1 ppm, avantageusement supérieure ou égale à 10 ppm par rapport au poids total de la composition..
Selon un mode de réalisation, la teneur massique en acide acétique dans la composition va de 0,1 ppm à 300 ppm, de préférence de 0,1 ppm à 200 ppm, avantageusement de 0,1 ppm à 150 ppm, encore plus avantageusement de 0,1 ppm à 100 ppm par rapport au poids total de la composition.
La composition susmentionnée peut également comprendre :
- une teneur en ions Cl inférieure ou égale à 20 ppm en poids, de préférence inférieure ou égale à 15 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 10 ppm, en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en F- inférieure ou égale à 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 50 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en H20 inférieure ou égale à 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 100 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 50 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en S04 2 inférieure ou égale à 300 ppm, de préférence inférieure ou égale à 200 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 50 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en Na+ inférieure ou égale à 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 100 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 50 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS03Li inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 200 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm, et en particulier inférieure ou égale à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FSO2NH2 inférieure ou égale à 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 100 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 50 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 20 ppm, et en particulier inférieure ou égale à 10 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend :
- des ions Cl en une teneur allant de 0 à 20 ppm en poids, de préférence de 0 à 15 ppm, et encore plus avantageusement de 0 à 10 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en F allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 50 ppm, avantageusement allant de 0 à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en H20 allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en S04 2 allant de 0 à 300 ppm, de préférence allant de 0 à 200 ppm, avantageusement allant de 0 à 100 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 50 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en Na+ allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS03Li allant de 0 à 500 ppm, de préférence allant de 0 à 300 ppm, avantageusement allant de 0 à 200 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 100 ppm, et en particulier allant de 0 à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS02NH2 allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 20 ppm, et en particulier allant de 0 à 10 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend :
- des ions Cl en une teneur allant de 0,1 à20ppm en poids, de préférence de 0,1 à 15 ppm, et encore plus avantageusement de 0,1 à 10 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en F- allant de 0,1 à 200 ppm, de préférence allant de 0,1 à 50 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 30 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en H20 allant de 0,1 à 200 ppm, de préférence allant de 0,1 à 100 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 50 ppm, encore plus avantageusement de 0,1 à 30 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en S04 2 allant de 0,1 à 300 ppm, de préférence allant de 0,1 à 200 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 100 ppm, encore plus avantageusement allant de 0,1 à 50 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition C ; et/ou
- une teneur en Na+ allant de 0,1 à 200 ppm, de préférence allant de 0,1 à 100 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0,1 à 20 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS03Li allant de 0,1 à 500 ppm, de préférence allant de 0,1 à 300 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 200 ppm, encore plus avantageusement allant de 0,1 à 100 ppm, et en particulier allant de 0,1 à 20 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS02NH2 allant de 0,1 à 200 ppm, de préférence allant de 0,1 à 100 ppm, avantageusement allant de 0,1 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0,1 à 20 ppm, et en particulier allant de 0,1 à 10 ppm en poids par rapport au poids total de ladite composition. La composition peut également comprendre une teneur en acétate de butyle inférieure ou égale à 2 000 ppm, de préférence inférieure ou égale à 1 500 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 000 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 500 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm, par exemple inférieure ou égale à 150 ppm.
De préférence, la composition selon l’invention est caractérisée en ce que la somme des teneurs totales en acide acétique et en acétate de butyle est inférieure ou égale à 2 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 1 700 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 1 200 ppm par rapport au poids total de la composition. En particulier, la composition est telle que :
0,1 ppm < [acide acétique] + [acétate de butyle] < 1 500 ppm, et préférentiellement :
0,1 ppm < [acide acétique] + [acétate de butyle] < 1 000 ppm.
La composition peut également comprendre une teneur en butanol inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 200 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm, en particulier inférieure ou égale à 50 ppm par rapport au poids total de la composition.
La composition peut également comprendre une teneur en solvant de cristallisation, de préférence choisi parmi les solvants chlorés et les solvants aromatiques, inférieure ou égale à 1000 ppm, de préférence inférieure ou égale à 800 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 500 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 200 ppm, en particulier inférieure ou égale à 100 ppm par rapport au poids total de la composition.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « solvant de cristallisation », le solvant éventuellement utilisé pour cristalliser le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide. Ce solvant est de préférence le dichlorométhane ou le toluène.
De préférence, la composition selon l’invention est caractérisée en ce que la somme des teneurs totales en acide acétique et en eau est inférieure ou égale à 400 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm par rapport au poids total de la composition. En particulier, la composition est telle que :
0,1 ppm < [acide acétique] + [eau] < 150 ppm, et préférentiellement :
0,1 ppm < [acide acétique] + [eau] < 100 ppm
La quantité en acide acétique et/ou en acétate de butyle et/ou butanol et/ou solvant de cristallisation est déterminée par RMN du proton avec un étalon interne : le trifluorotoluène. La composition selon l’invention peut être obtenue par un procédé comprenant les étapes suivantes :
- a) étape de pré-concentration d’une composition C1 comprenant un solvant organique SOI , de l’eau et du sel de bis(fluorosulfonyl)imide, pour conduire à une composition C2 comprenant :
o le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide en une teneur allant de 35% à 50%, de préférence de 40% à 45% en poids par rapport au poids total de la composition C2 ;
o de l’eau à une teneur massique inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm par rapport à la masse totale de la composition C2;
ladite étape de pré-concentration étant réalisée à une température inférieure ou égale à 50 °C ;
- b) une étape de concentration de la composition C2 ;
- c) une éventuelle étape de cristallisation de la composition obtenue à l’étape b).
Le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide de la composition C1 peut être obtenu par tout procédé connu de préparation dudit sel, par exemple tel que décrit dans WO2015/158979 ou W02009/1233328.
La composition C1 peut être obtenue par tout procédé connu de préparation de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide.
La composition C1 peut également être obtenue selon un procédé comprenant les étapes suivantes :
- i) procédé de préparation du sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide, ledit sel pouvant être solide ou en solution dans un solvant organique S02 ;
- ii) étape de mise en contact avec un solvant organique S02 dans le cas où le sel LiFSI obtenu à l’étape i) est solide ;
- iii) extraction liquide-liquide dudit sel à partir de la solution contenant le solvant organique S02 et le sel, avec de l’eau désionisée pour former une solution aqueuse dudit sel de bis(fluorosulfonyl)imide ;
- iv) éventuelle étape de concentration de ladite solution aqueuse ;
- v) extraction liquide-liquide du sel de bis(fluorosulfonyl)imide à partir de la solution aqueuse avec un solvant organique SOI , pour récupérer la composition C1 .
De préférence, la composition C1 comprend :
- une teneur massique en eau allant de 0,1 % à 10%, préférentiellement de 1 % à 10%, avantageusement de 1 ,5 % à 10% en poids par rapport au poids total de ladite composition C1 ; et/ou - une teneur massique en sel de bis(fluorosulfonyl)imide allant de 5% à 30%, de préférence de 5% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Le solvant organique S02 susmentionné peut être choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. De préférence, le solvant S02 est choisi parmi le dichlorométhane, l’acétate d’éthyle, l’acétate de butyle, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. De préférence, le solvant organique S02 est l’acétate de butyle.
Selon l’invention, l’étape iii) susmentionnée peut être répétée au moins une fois.
Selon un mode de réalisation, le solvant organique SOI est choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges. De préférence, le solvant SOI est choisi parmi les éthers, les esters, et leurs mélanges. Par exemple on peut citer le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de butyle, le dichlorométhane, le tétrahydrofurane, l’acétronitrile, le diéthyléther, et leurs mélanges. De préférence, le solvant SOI est choisi parmi le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de butyle, et leurs mélanges, le solvant organique S02 étant préférentiellement l’acétate de butyle.
L’étape de pré-concentration a) est de préférence réalisée à une température allant de 25° C à 45° C, de préférence de 30 °C à 40 °C.
De préférence, l’étape de pré-concentration a) est réalisée sous pression réduite, par exemple à une pression inférieure ou égale à 50 mbar abs, en particulier à une pression inférieure ou égale à 30 mbar abs.
L’étape de pré-concentration a) peut être réalisée par tout moyen permettant la concentration, par exemple à l’aide d’un évaporateur.
De préférence, l’étape b) susmentionnée est réalisée dans un évaporateur à film mince à court trajet, dans les conditions suivantes :
- température comprise entre 30 °C et 95 °C, de préféence entre 30 °C et 90 °C, préférentiellement entre 40 °C et 85 °C, en particufer entre 60 °C et 80 °C,
- pression comprise entre 103 mbar abs et 5 mbar abs, et en particulier à entre
5.10 1 et 2 mbar abs;
- temps de séjour inférieur ou égal à 5 min, de préférence inférieur ou égal à 3 min.
Dans le cadre de l’invention, et sauf mention contraire, on entend par « temps de séjour », le temps qui s’écoule entre l’entrée de la solution de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide (en particulier obtenue à l’issue de l’étape b) susmentionnée) dans l’évaporateur et la sortie de la première goutte de la solution.
Selon un mode de réalisation préféré, la température du condenseur de l’évaporateur à film mince à court trajet est comprise entre -50‘G et 5°C, de préférence entre -35°C et 5°C En particulier, la température du condenseur est de -5°C.
Les évaporateurs à film mince à court trajet selon l’invention sont également connus sous la dénomination « Wiped film short path » (WFSP). Ils sont typiquement appelés ainsi car les vapeurs générées lors de l’évaporation effectuent un « court trajet » (courte distance) avant d’être condensées au condenseur.
Parmi les évaporateurs à film mince à court chemin (short path), on peut notamment citer les évaporateurs commercialisés par les sociétés Buss SMS Ganzler ex Luwa AG, UIC Gmbh ou VTA Process.
Typiquement, les évaporateurs à film mince à court trajet peuvent comprendre un condenseur des vapeurs de solvants placé à l’intérieur même de l’appareil (en particulier au centre de l’appareil), à la différence des autres types d’évaporateur à film mince (qui ne sont pas à court trajet) dans lesquels le condenseur se situe à l’extérieur de l’appareil.
Dans ce type d'appareil, la formation d’un film mince, de produit à distiller, sur la paroi chaude interne de l’évaporateur peut typiquement être assurée par étalement en continu sur la surface d’évaporation à l'aide de moyens mécaniques précisés ci-après.
L’évaporateur peut notamment être muni en son centre, d'un rotor axial sur lequel sont montés les moyens mécaniques qui permettent la formation du film sur la paroi. Il peut s'agir de rotors équipés de pales fixes : rotors lobés à trois ou quatre pales en matériaux souples ou rigides, distribuées sur toute la hauteur du rotor ou bien des rotors équipés de pales mobiles, palettes, balais racleurs, frotteurs guidés. Dans ce cas, le rotor peut être constitué par une succession de palettes articulées sur pivot montées sur un arbre ou axe par l'intermédiaire de supports radiaux. D'autres rotors peuvent être équipés de rouleaux mobiles montés sur des axes secondaires et lesdits rouleaux sont plaqués sur la paroi par centrifugation. La vitesse de rotation du rotor qui dépend de la taille de l'appareil, peut être déterminée aisément par l'homme de métier. Les différents mobiles peuvent être en matériaux divers, métalliques par exemple acier, acier allié (acier inoxydable), aluminium, ou polymériques, par exemple polytétrafluroéthylène PTFE ou des matériaux verres (émail) ; des matériaux métalliques revêtus de matériaux polymériques.
Selon un mode de réalisation, la solution est introduite dans l’évaporateur à film mince à court trajet avec un débit compris entre 700 g/h et 1200 g/h, de préférence entre 900 g/h et 1 100 g/h pour une surface d'évaporation de 0,04 m2. Selon un mode de réalisation, le procédé susmentionné comprend en outre une étape c) de cristallisation du sel de lithium du bis(fluorosulfonyl)imide obtenu à l’issue de l’étape b) susmentionnée.
L’étape de cristallisation peut être réalisée dans un solvant organique (« solvant de cristallisation ») choisi parmi les solvants chlorés, tel que par exemple le dichlorométhane, et les solvants aromatiques, tel que par exemple le toluène.
De préférence, la composition de LiFSI obtenue à l’issue de l’étape c) est récupérée par filtration.
De préférence, la cristallisation est effectuée à une température inférieure ou égale à 25°C, préférentiellement inférieure ou égale à 15°C
Les solvants de type ester utilisés pour préparer le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide peuvent s’hydrolyser (en présence d’eau) en produits de décomposition : acide et alcool. L’acétate de butyle peut notamment s’hydrolyser en acide acétique et en butanol. Les inventeurs ont découvert qu’une teneur élevée en acide acétique peut nuire aux performances de la batterie. Ainsi, le procédé selon l’invention permet avantageusement de réduire, voire d’éviter, la décomposition partielle des solvants organiques utilisés tels que par exemple l’acétate de butyle en acide acétique et/ou en butanol.
La composition selon l’invention conduit avantageusement à des performances améliorées dans les batteries. En particulier, la composition selon l’invention présente au moins l’un des avantages suivants :
- la corrosion du collecteur de courant en aluminium est avantageusement réduite et/ou nulle ;
- durée de vie de la batterie améliorée ;
- performances de la batterie améliorée.
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition selon l’invention dans des batteries, notamment dans des batteries Li-ion.
En particulier, la composition selon l’invention peut être utilisée dans des batteries Li- ion d’appareils nomades (par exemple les téléphones portables, les appareils photos, les tablettes ou les ordinateurs portables), ou de véhicules électriques, ou de stockage d’énergie renouvelable (tel que le photovoltaïque ou l’éolien).
Dans le cadre de l’invention, par « compris entre x et y », ou « allant de x à y », on entend un intervalle dans lequel les bornes x et y sont incluses. Par exemple, la température «comprise entre 30 et 100 ° C » inclus notamment les valeurs 30 °C et 100°C. Tous les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés les uns avec les autres.
La présente invention est illustrée par l’exemple suivant, auquel elle n’est cependant pas limitée.
PARTIE EXPERIMENTALE
Teneur en solvants résiduels : Méthode « head space » ou espace de tête
Equipement :Agilent 6890
Head-space chromatographique système : Agilent 6890
Colonne HP-5 longueur : 30m, diamètre interne 0,32mm, épaisseur phase active :0,25pm Conditions chromatographiques : four 60°C pendant 2minute puis rampe de 30°C/mn jusqu’à 300 °C puis maintien à 300 °C pendant 2 minutes.
Injecteur : 250 °C
Détecteur FID à 300 °C
Head-space conditions 80 °C pendant 30minutes
Echantillonnaqe : 0,05g de LiFSI dissous dans 200ml d’une solution aqueuse de diméthylsulfoxyde, DMSO : DMSO/eau ultra pure : 20/80 en volume. On ajoute ensuite 2ml d’une solution aqueuse de NaCI (20% masse). La solution obtenue est ensuite transférée dans un vial qui est scellé.
Quantification :
Un étalonnage a été réalisé à partir des produits purs. Les limites de détection ont été évaluées :
Acétate de butyle =0,01 % poids
Butanol-1 = 0,01 %poids
Dichlorométhane= 0,01 %poids
Toluène=0 ,05%poids
Acide acétique= 5%poids
La limite de détection de l’acide acétique est particulièrement haute.
Teneur en solvants résiduels : Méthode RMN
Les conditions d’analyse RMN H1 , sont les suivantes :
Equipement : Les spectres et quantifications RMN ont été effectués sur un spectromètre Bruker AV 400, à t 376,47 MHz pour 19F, sur une sonde de 5 mm de type BBFO+.
Echantillonnaqe :
Les échantillon de LiFSI sont dissous dans DMSO-d6 (environ 30 mg dans 0,6 ml). Quantification :
La quantification absolue en RMN 19F et RMN du proton est faite par ajout dosé d’a,a,a- trifluorotoluène (TFT), Aldrich dans le tube contenant l’échantillon. On intègre les signaux des espèces fluorées à doser en comparaison de celle des CF3 de cet étalon interne, selon méthode bien connue de l’homme de l’art. En RMN du proton la quantification est faite de façon similaire par rapport au signal des protons aromatiques du trifluorotoluène. La limite de quantification d’une espèce est de l’ordre d’une cinquantaine de ppm.
Exemple 1 :
Soit une solution de 134g de LiFSI dans 823g d’acétate de butyle (qui peut par exemple être obtenue selon le procédé décrit dans WO2015158979). La concentration en LiFSI est de 10% poids environ et la teneur en eau de cette solution est de 3 % poids. La teneur en eau de cette solution est supérieure à la solubilité de l’eau dans l’acétate de butyle du fait de l’association du sel de lithium avec l’eau. Une première concentration par évaporation du solvant est réalisée avec un évaporateur rotatif à 40 °C sous pession réduite (P<30mbars). On obtient une solution dont l’extrait sec est de 42% et la teneur en eau mesuré par titration est 430 pppm. La dernière concentration est réalisée sur un appareil d’évaporation à film WFSP (Wiped Film Short Path) à la température de 80 °C scus un vide de 0,5 mbar. Ce concentrât est repris par du dichlorométhane. Le LiFSI cristallise rapidement. Après une heure de temps de contact, on obtient du LiFSI solide que l’on récupère par filtration, et que l’on sèche sous vide pendant 24h au moins. La masse de LiFSI solide est de 1 10g soit un rendement de 82%.
L’analyse des solvants résiduels dans le LiFSI obtenu est la suivante :
Figure imgf000012_0001
Exemple 2 (comparatif) :
Soit une solution contenant 53 g de LiFSI dans 640 g d’acétate de butyle (par exemple obtenue selon le procédé décrit dans WO2015158979). La teneur en eau est de 3,2% poids. On évapore sous vide à 70 °C. On obtient une solution cbnt l’extrait sec est de 40% et la teneur en eau est 1 050 ppm poids. La dernière concentration est réalisée sur un appareil d’évaporation à film WFSP (Wiped Film Short Path) à la température de 80 °C sous un vide de 0,5 mbar. Le concentrât est repris par du dichlorométhane. Le LiFSI cristallise rapidement. Après une heure de temps de contact, on obtient 44g LiFSI que l’on récupère par filtration, et que l’on sèche sous vide pendant 24 h au moins. L’analyse en solvant résiduels est donnée ci-dessous:.
Figure imgf000013_0001
La méthode de mesure « head-space » par chromatographie en phase gazeuse introduit un biais dans la quantification des espèces organiques car la mesure est directement liée aux équilibres liquide/vapeur du système (résultats sous-estimés). La méthode de dosage par RMN est plus fiable car il s’agit d’une mesure directe de la composition, et elle présente une limite de détection plus faible que la méthode « head-space ».
Exemple 3 : tests de chronoampérométrie et voltamétrie cyclique
Les solutions d’électrolyte n° 1 et n°2 sont réalisés par dissolution des LiFSI préparés selon les exemples 1 et 2 précédents dans un mélange d’éthylène carbonate/éthylméthylcarbonate 3/7 en volume. La concentration en LiFSI est 0.8 mole/l. De plus, 2% poids de fluroéthylène carbonate est ajouté à chaque électrolyte.
Essai de voltamétrie cyclique : Les tests de volatmétrie cyclique sont réalisés sur des piles boutons avec une anode en lithium métal et une cathode en aluminium avec l’électrolyte préparé. On fait varier le voltage entre 0 et 6V avec une vitesse de balayage de 1 mV/s sur 3 cycles. On note le courant obtenu au troisième cycle donc après formation de l’éventuelle couche de passivation. Le tableau ci-dessous présente les résultats :
Figure imgf000013_0002
On observe que l’électrolyte n °2 conduit à un courait ayant une intensité plus haute que celui obtenu avec l’électrolyte n 01 . Le courant avec uneintensité plus haute (électrolyte n °2) indique une corrosion de l’aluminium plus importante.
Figure imgf000014_0001
Ce test consiste à imposer une tension constante sur une batterie du même type que celle décrite pour l’essai de voltamétrie cyclique et de suivre l’intensité de courant à travers la cellule. L’objectif est de mesurer le courant de fuite, courant résiduel d’intensité constante, qui rend compte de la polarisation de la batterie donc de sa durée de vie. Plus le courant de fuite est grand, plus courte sera la durée de vie de la batterie. Le test a été réalisé à 4V.
Pour la cellule réalisée avec le LiFSI de l’exemplel , le courant de fuite est de 3,1 mA. Le courant de fuite de pour la cellule fabriquée avec le LiFSI de l’exemple 2 est de 15 mA.
Ces deux tests montrent que l’électrolyte n °2 prép é avec un LiFSI contenant 550 ppm d’acide acétique présente des performances dégradées par rapport à l’électrolyte n ° 1 préparé avec le LiFSI de l’exemple 1 .

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition comprenant :
- au moins 99,75% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide ; et
- de l’acide acétique en une teneur massique strictement supérieure à 0 et inférieure ou égale à 400 ppm.
2. Composition selon la revendication 1 , comprenant moins 99,78%, préférentiellement au moins 99,80%, avantageusement au moins 99,85%, encore plus avantageusement au moins 99,90% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide, par rapport au poids total de ladite composition.
3. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant au moins 99,95%, préférentiellement au moins 99,97%, avantageusement au moins 99,98%, encore plus avantageusement au moins 99,99% en poids de sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide par rapport au poids total de ladite composition.
4. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la teneur massique en acide acétique est inférieure ou égale à 350 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 200 ppm, par exemple inférieure ou égale à 150 ppm par rapport au poids total de la composition.
5. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la teneur massique en acide acétique va de 0,1 ppm à 300 ppm, de préférence de 0,1 ppm à 200 ppm, avantageusement de 0,1 ppm à 150 ppm, encore plus avantageusement de 0,1 ppm à 100 ppm par rapport au poids total de la composition.
6. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant :
- des ions Cl en une teneur allant de 0 à 20 ppm en poids, de préférence de 0 à 15 ppm, de 0 à 10 ppm par rapport au poids total de ladite composition ; et/ou
- une teneur en F- allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 50 ppm, avantageusement allant de 0 à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou - une teneur en H20 allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 30 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en S04 2 allant de 0 à 300 ppm, de préférence allant de 0 à 200 ppm, avantageusement allant de 0 à 100 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 50 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en Na+ allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à 100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS03Li allant de 0 à 500 ppm, de préférence allant de 0 à
300 ppm, avantageusement allant de 0 à 200 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 100 ppm, et en particulier allant de 0 à 20 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition ; et/ou
- une teneur en FS02NH2 allant de 0 à 200 ppm, de préférence allant de 0 à
100 ppm, avantageusement allant de 0 à 50 ppm, encore plus avantageusement allant de 0 à 20 ppm, et en particulier allant de 0 à 10 ppm en poids par rapport au poids totale de ladite composition.
7. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une teneur en acétate de butyle inférieure ou égale à 2 000 ppm, de préférence inférieure ou égale à 1 500 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 000 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 500 ppm, encore plus avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm, par exemple inférieure ou égale à 150 ppm.
8. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la somme des teneurs totales en acide acétique et en acétate de butyle est inférieure ou égale à 2 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 1 700 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 1 200 ppm par rapport au poids total de la composition.
9. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une teneur en butanol inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 200 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm, en particulier inférieure ou égale à 50 ppm en poids par rapport au poids total de la composition.
10. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant une teneur en solvant de cristallisation, de préférence choisi parmi les solvants chlorés et les solvants aromatiques, inférieure ou égale à 1000 ppm, de préférence inférieure ou égale à 800 ppm, préférentiellement inférieure ou égale à 500 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 200 ppm, en particulier inférieure ou égale à 100 ppm par rapport au poids total de la composition.
1 1. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la somme des teneurs totales en acide acétique et en eau est inférieure ou égale à 400 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 250 ppm par rapport au poids total de la composition.
12. Procédé de préparation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 , comprenant les étapes suivantes :
- a) étape de pré-concentration d’une composition C1 comprenant un solvant organique SOI , de l’eau et du sel de bis(fluorosulfonyl)imide, pour conduire à une composition C2 comprenant :
o le sel de lithium de bis(fluorosulfonyl)imide en une teneur allant de 35% à 50%, de préférence de 40% à 45% en poids par rapport au poids total de la composition C2 ;
o de l’eau à une teneur massique inférieure ou égale à 500 ppm, de préférence inférieure ou égale à 300 ppm, avantageusement inférieure ou égale à 100 ppm par rapport à la masse totale de la composition C2;
ladite étape de pré-concentration étant réalisée à une température inférieure ou égale à 50 °C ;
- b) une étape de concentration de la composition C2 ;
- c) une éventuelle étape de cristallisation de la composition obtenue à l’étape b).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la composition C1 comprend :
- une teneur massique en eau allant de 0,1 % à 10%, préférentiellement de 1 % à 10%, avantageusement de 1 ,5 % à 10% en poids par rapport au poids total de ladite composition C1 ; et/ou
- une teneur massique en sel de bis(fluorosulfonyl)imide allant de 5% à 30%, de préférence de 5% à 20% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le solvant organique SOI est choisi dans le groupe constitué des esters, des nitriles, des éthers, des solvants chlorés, des solvants aromatiques, et de leurs mélanges, de préférence étant choisi parmi le méthyl-t-butyl éther, le cyclopentylméthyl éther, l’acétate d’éthyle, l’acétate de propyle, l’acétate de butyle, et leurs mélanges, le solvant organique S02 étant préférentiellement l’acétate de butyle.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel l’étape de pré-concentration a) est réalisée sous pression réduite, par exemple à une pression inférieure ou égale à 50 mbar abs, en particulier à une pression inférieure ou égale à 30 mbar abs.
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel l’étape b) est réalisée dans un évaporateur à film mince à court trajet, dans les conditions suivantes :
- température comprise entre 30 °C et 95 °C, de préféence entre 30 °C et 90 °C, préférentiellement entre 40 °C et 85 °C, en particufer entre 60 °C et 80 °C,
- pression comprise entre 10-3 mbar abs et 5 mbar abs, et en particulier à entre 5.10 1 et 2 mbar abs;
- temps de séjour inférieur ou égal à 5 min, de préférence inférieur ou égal à 3 min.
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