CN101760759A - 熔盐电解制备金属锂的方法 - Google Patents

熔盐电解制备金属锂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101760759A
CN101760759A CN 201010111405 CN201010111405A CN101760759A CN 101760759 A CN101760759 A CN 101760759A CN 201010111405 CN201010111405 CN 201010111405 CN 201010111405 A CN201010111405 A CN 201010111405A CN 101760759 A CN101760759 A CN 101760759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
metal lithium
molten salt
electrolyzing
preparing metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010111405
Other languages
English (en)
Other versions
CN101760759B (zh
Inventor
李�权
庞全世
高洁
狄晓亮
李昱昀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Shanhe Lithium Salt New Energy Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS filed Critical Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority to CN2010101114054A priority Critical patent/CN101760759B/zh
Publication of CN101760759A publication Critical patent/CN101760759A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101760759B publication Critical patent/CN101760759B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种熔盐电解制备金属锂的方法，该方法包括以下步骤：(1)将氯化锂、氯化钾分别干燥；(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按0.8～1.3∶1的重量比混合均匀后，在电解槽中升温至全部熔化；(3)当电解质温度稳定在415～450℃时，向电解槽通冷却水，使槽壁形成稳定结壳层；(4)通直流电进行电解；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；(5)电解时间0.5～2小时后，将阴极产生的液态金属锂收集后导出，在惰性气体的保护下铸锭；同时将阳极生成的氯气排出，经冷却到室温后用碱液吸收得到次氯酸钠溶液。本发明利用电解质对金属锂的浮力，自动将锂导出槽外，有效地解决了人工出锂的问题，使得提高了产品纯度达到99.0％以上。

Description

熔盐电解制备金属锂的方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种熔盐电解制备金属锂的方法。
背景技术
金属锂具有质量轻、负电位高、比能量大等优点，锂电池广泛应用于家用电器、计算机通讯设备、电动汽车等领域，已成为新的电池能源材料。
金属锂的生产方法主要包括熔盐电解法和真空热还原法。真空热还原法制取金属锂目前仍处于实验室研究阶段，存在温度较高、工艺要求高、产渣率较大和产品质量不高等缺点，现阶段无法大规模应用于工业化生产。传统熔盐电解法工艺成熟，它是将无水氯化锂置于电解槽中，以无水氯化钾作为助剂，在高温状态下熔融电解制取金属锂；液态金属锂在阴极析出，聚集在熔融盐表面上，国内生产厂家用金属漏勺将金属锂从电解槽中舀出，倒入特种油中冷却、铸锭。在金属锂舀出过程中产品易被空气污染，使金属锂纯度下降，无法满足高能电池、锂合金和受控核聚变反应的要求，这种手动出锂工艺工作环境差，劳动条件恶劣、舀出的金属锂夹带杂质多，生产效率低。
随着高能电池、轻质合金和受控核聚变对高纯金属锂的需求不断增长，金属锂的价格也在不断增长。因此，有必要对传统的电解法生产工艺进行改进优化，以提高金属锂产品的产量和质量，降低金属锂生产成本，满足上述领域对高纯金属锂的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本低、金属锂产品纯度高的熔盐电解制备金属锂的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂、氯化钾分别干燥1～2小时；
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按0.8～1.3∶1的重量比混合均匀后，在电解槽中升温至全部熔化；
(3)当电解质温度稳定在415～450℃时，向电解槽通冷却水，使槽壁形成稳定结壳层；
(4)通直流电进行电解；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；
(5)电解时间0.5～2小时后，将阴极产生的液态金属锂收集后导出，在惰性气体的保护下铸锭；同时将阳极生成的氯气排出，经冷却到室温后用碱液吸收得到次氯酸钠溶液。
所述步骤(1)中的氯化锂的干燥温度为200～400℃，氯化钾的干燥温度为200～600℃。
所述步骤(3)中的冷却水的温度为15～25℃。
所述步骤(4)中的直流电电流为1600～2400A。
所述步骤(4)、步骤(5)中的碱液为氢氧化钠溶液，其质量浓度为20％。
所述步骤(5)中的惰性气体为氩气。
本发明与现有技术相比具有以下优点：(请从方法本身来说明优点)
1、由于本发明利用电解质对金属锂的浮力，自动将锂导出槽外，因此，有效地解决了人工出锂的问题，提高了产品质量及收率。
2、由于本发明采用了新的金属锂和氯气的分离结构，克服了我国传统的金属锂电解槽产品分离问题和人工出锂的问题，因此，使得电解法制备金属锂实现了自动化，产品纯度达到99.0％以上；同时，不但改善了生产环境，而且也降低了生产成本。
3、本发明操作简单，易于控制，通过电解单元的并联，可较容易地放大装置的容量，扩大生产规模。
具体实施方式
实施例1  一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂放入恒温干燥箱中，在300℃下干燥1小时；氯化钾放入恒温干燥箱中，在400℃下干燥1小时。
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按0.8∶1的重量比混合均匀后，在电解槽(中国科学院青海盐湖研究所研制)中升温至全部熔化。
(3)当电解质温度稳定在415℃时，向电解槽通温度为25℃的冷却水，使槽壁形成稳定结壳层。
(4)通电流为1600A的直流电进行电解，此时直流电压为7.80V；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；
(5)电解时间1～2小时后，将阴极产生的液态金属锂从阴极收集罩中收集，借LiCl-KCl熔盐的浮力沿坡而上，连续不断地流入金属贮罐中。由于金属贮存罐的外壁带有加热贮存罐装置，其温度采用自动控制，因此，可使罐中的锂始终保持液态。金属锂由贮罐底端的金属阀控制按时导至预先通入氩气保护的无氧工作箱内的铸模中直接铸锭，所得到的金属锂纯度大于99.0％；同时将阳极生成的氯气进入阳极气体收集罩内由排气管排出，经冷却到室温后用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液吸收得到次氯酸钠溶液。
经计算，电流效率为80.37％，电能效率为27.76％，生产1kg金属锂的直流电耗为41.64Kwh。
实施例2  一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂放入恒温干燥箱中，在200℃下干燥2小时；氯化钾放入恒温干燥箱中，在500℃下干燥1小时。
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按1.3∶1的重量比混合均匀后，在电解槽(中国科学院青海盐湖研究所研制)中升温至全部熔化。
(3)当电解质温度稳定在420℃时，向电解槽通温度为20℃的冷却水，使槽壁形成稳定结壳层。
(4)通电流为1700A的直流电进行电解，此时直流电压为6.39V；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；
(5)电解时间1～1.5小时后，将阴极产生的液态金属锂从阴极收集罩中收集，并连续不断地流入金属贮罐中；金属锂由贮罐底端的金属阀控制按时导至预先通入氩气保护的无氧工作箱内的铸模中直接铸锭，所得到的金属锂纯度大于99.0％；同时将阳极生成的氯气进入阳极气体收集罩内由排气管排出，经冷却到室温后用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液吸收得到次氯酸钠溶液。
经计算，电流效率为80.43％，电能效率为42.92％，生产1kg金属锂的直流电耗为30.56Kwh。
实施例3一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂放入恒温干燥箱中，在400℃下干燥1小时；氯化钾放入恒温干燥箱中，在600℃下干燥1小时。
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按1∶1的重量比混合均匀后，在电解槽(中国科学院青海盐湖研究所研制)中升温至全部熔化。
(3)当电解质温度稳定在430℃时，向电解槽通温度为15℃的冷却水，使槽壁形成稳定结壳层。
(4)通电流为2200A的直流电进行电解，此时直流电压为6.87V；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；
(5)电解时间0.5～1小时后，将阴极产生的液态金属锂从阴极收集罩中收集，并连续不断地流入金属贮罐中；金属锂由贮罐底端的金属阀控制按时导至预先通入氩气保护的无氧工作箱内的铸模中直接铸锭，所得到的金属锂纯度大于99.0％？；同时将阳极生成的氯气进入阳极气体收集罩内由排气管排出，经冷却到室温后用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液吸收得到次氯酸钠溶液。
经计算，电流效率为82.07％，电能效率为40.73％，生产1kg金属锂的直流电耗为32.20Kwh。
实施例4  一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂放入恒温干燥箱中，在300℃下干燥1小时；氯化钾放入恒温干燥箱中，在200℃下干燥2小时。
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按1.2∶1的重量比混合均匀后，在电解槽(中国科学院青海盐湖研究所研制)中升温至全部熔化。
(3)当电解质温度稳定在450℃时，向电解槽通温度为15℃的冷却水，使槽壁形成稳定结壳层。
(4)通电流为2400A的直流电进行电解，此时直流电压为6.37V；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来。
(5)电解时间0.5～1小时后，将阴极产生的液态金属锂从阴极收集罩中收集，并连续不断地流入金属贮罐中；金属锂由贮罐底端的金属阀控制按时导至预先通入氩气保护的无氧工作箱内的铸模中直接铸锭，所得到的金属锂纯度大于99.0％；同时将阳极生成的氯气进入阳极气体收集罩内由排气管排出，经冷却到室温后用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液吸收得到次氯酸钠溶液。
经计算，电流效率为82.12％，电能效率为43.96％，生产1kg金属锂的直流电耗为29.84Kwh。

Claims (6)

1.一种熔盐电解制备金属锂的方法，包括以下步骤：
(1)将氯化锂、氯化钾分别干燥1～2小时；
(2)将干燥后的氯化锂、氯化钾按0.8～1.3∶1的重量比混合均匀后，在电解槽中升温至全部熔化；
(3)当电解质温度稳定在415～450℃时，向电解槽通冷却水，使槽壁形成稳定结壳层；
(4)通直流电进行电解；同时启动磁力泵、风机，使尾气回收系统反应器中的碱液循环起来；
(5)电解时间0.5～2小时后，将阴极产生的液态金属锂收集后导出，在惰性气体的保护下铸锭；同时将阳极生成的氯气排出，经冷却到室温后用碱液吸收得到次氯酸钠溶液。
2.如权利要求1所述的熔盐电解制备金属锂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氯化锂的干燥温度为200～400℃，氯化钾的干燥温度为200～600℃。
3.如权利要求1所述的熔盐电解制备金属锂的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的冷却水的温度为15～25℃。
4.如权利要求1所述的熔盐电解制备金属锂的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的直流电电流为1600～2400A。
5.如权利要求1所述的熔盐电解制备金属锂的方法，其特征在于：所述步骤(4)、步骤(5)中的碱液为氢氧化钠溶液，其质量浓度为20％。
6.如权利要求1所述的熔盐电解制备金属锂的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的惰性气体为氩气。
CN2010101114054A 2010-02-11 2010-02-11 熔盐电解制备金属锂的方法 Active CN101760759B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101114054A CN101760759B (zh) 2010-02-11 2010-02-11 熔盐电解制备金属锂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101114054A CN101760759B (zh) 2010-02-11 2010-02-11 熔盐电解制备金属锂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101760759A true CN101760759A (zh) 2010-06-30
CN101760759B CN101760759B (zh) 2011-08-31

Family

ID=42492131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101114054A Active CN101760759B (zh) 2010-02-11 2010-02-11 熔盐电解制备金属锂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101760759B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102009958A (zh) * 2010-12-23 2011-04-13 何卫东 用锂生产中产生废氯气生产漂白剂的装置及方法
CN102409174A (zh) * 2010-09-23 2012-04-11 株式会社半导体能源研究所 金属锂的回收方法
CN103097587A (zh) * 2010-06-30 2013-05-08 史蒂文·C·阿门多拉 锂金属的电解产物
CN103205774A (zh) * 2013-05-02 2013-07-17 新疆骏强科技发展有限公司 锂盐一步法熔融电解制金属锂的方法
CN109312483A (zh) * 2016-06-07 2019-02-05 浦项产业科学研究院 金属锂的制备方法
CN109680302A (zh) * 2019-03-01 2019-04-26 赣州有色冶金研究所 一种锂电解用真空抽锂系统及方法
CN109837561A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属锂粉及其电化学制备方法
CN110306052A (zh) * 2019-06-25 2019-10-08 中南大学 一种金属锂单质及其制备方法与应用
CN110510637A (zh) * 2019-08-22 2019-11-29 山东师范大学 一种锂循环合成氨的系统及工艺
CN112813288A (zh) * 2020-12-29 2021-05-18 东方电气集团科学技术研究院有限公司 一种以工业铍制备高纯铍的方法
CN113279015A (zh) * 2021-05-21 2021-08-20 中南大学 一种基于固态电解质的双室熔盐电解槽制备高纯锂的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1024689A (en) * 1964-03-06 1966-03-30 Metallgesellschaft Ag A process for the preparation of lithium by electrolysis
JPS5443811A (en) * 1977-09-16 1979-04-06 Asahi Glass Co Ltd Production of metallic lithium
EP0230171A1 (fr) * 1985-12-13 1987-07-29 Rhone-Poulenc Chimie Procédé et Appareillage pour la préparation en continu de lithium par électrolyse du chlorure de lithium
CN2745941Y (zh) * 2004-11-17 2005-12-14 国营建中化工总公司 一种金属锂电解槽

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1024689A (en) * 1964-03-06 1966-03-30 Metallgesellschaft Ag A process for the preparation of lithium by electrolysis
JPS5443811A (en) * 1977-09-16 1979-04-06 Asahi Glass Co Ltd Production of metallic lithium
EP0230171A1 (fr) * 1985-12-13 1987-07-29 Rhone-Poulenc Chimie Procédé et Appareillage pour la préparation en continu de lithium par électrolyse du chlorure de lithium
CN2745941Y (zh) * 2004-11-17 2005-12-14 国营建中化工总公司 一种金属锂电解槽

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103097587A (zh) * 2010-06-30 2013-05-08 史蒂文·C·阿门多拉 锂金属的电解产物
CN102409174A (zh) * 2010-09-23 2012-04-11 株式会社半导体能源研究所 金属锂的回收方法
US9085813B2 (en) 2010-09-23 2015-07-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for recovering metallic lithium
CN102409174B (zh) * 2010-09-23 2016-04-20 株式会社半导体能源研究所 金属锂的回收方法
CN102009958A (zh) * 2010-12-23 2011-04-13 何卫东 用锂生产中产生废氯气生产漂白剂的装置及方法
CN103205774A (zh) * 2013-05-02 2013-07-17 新疆骏强科技发展有限公司 锂盐一步法熔融电解制金属锂的方法
CN109312483A (zh) * 2016-06-07 2019-02-05 浦项产业科学研究院 金属锂的制备方法
US11280012B2 (en) 2016-06-07 2022-03-22 Research Institute Of Industrial Science & Technology Method for manufacturing metal lithium
CN109837561A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属锂粉及其电化学制备方法
CN109680302A (zh) * 2019-03-01 2019-04-26 赣州有色冶金研究所 一种锂电解用真空抽锂系统及方法
CN110306052A (zh) * 2019-06-25 2019-10-08 中南大学 一种金属锂单质及其制备方法与应用
CN110510637A (zh) * 2019-08-22 2019-11-29 山东师范大学 一种锂循环合成氨的系统及工艺
CN112813288A (zh) * 2020-12-29 2021-05-18 东方电气集团科学技术研究院有限公司 一种以工业铍制备高纯铍的方法
CN112813288B (zh) * 2020-12-29 2022-08-12 东方电气集团科学技术研究院有限公司 一种以工业铍制备高纯铍的方法
CN113279015A (zh) * 2021-05-21 2021-08-20 中南大学 一种基于固态电解质的双室熔盐电解槽制备高纯锂的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101760759B (zh) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101760759B (zh) 熔盐电解制备金属锂的方法
CN101200806B (zh) 一种熔盐电解制备钆铁合金的方法
CN102145894B (zh) 一种电子束及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法及设备
CN104818499B (zh) 一种电解炉组
CN103173780B (zh) 一种半连续熔盐电解制备太阳级多晶硅材料的方法及装置
WO2016082726A1 (zh) 一种电解炉
CN105088284B (zh) 一种电解炉
CN103290433B (zh) 一种双电解槽熔盐电解制备纯钛的装置及其工艺
CN104451215B (zh) 一种熔盐电脱氧-铸锭冶金制备铝合金的方法
CN101280437A (zh) 镁-镧镨铈中间合金的制备方法
CN103334126A (zh) 一种在电阻炉中采用熔盐电解法制备海绵钛的方法
CN109825854A (zh) 一种熔盐电解-高温蒸馏制备高纯钛金属的装置及方法
CN113279015A (zh) 一种基于固态电解质的双室熔盐电解槽制备高纯锂的方法
CN101967567A (zh) 制备金属钒的方法
CN1827860A (zh) 熔盐电解法生产镝铁合金工艺及设备
CN111235603A (zh) 一种熔盐电脱氧制备金属铍的方法
CN102899510A (zh) 一种高纯金属钒的生产方法
CN104451214B (zh) 一种制氢铝合金的制备方法
CN104711637B (zh) 一种从固体氧化铅中回收金属铅的方法
CN204982083U (zh) 一种新型熔盐电解冶炼高纯钛装置
CN104928719A (zh) 一种新型熔盐电解冶炼高纯钛装置及其冶炼方法
CN105908031B (zh) 高导电率的铝合金材料及其制备方法
CN104862730B (zh) 一种离子膜电解制备高锰酸钾的方法
CN204959051U (zh) 一种处理及回收铝电解固体废料的装置
CN203451634U (zh) 一种采用熔盐电解法生产镁锂合金的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230609

Address after: Floor 4, Building 12, Phase II, E-commerce Park, No. 1299, Huguang Road, Economic and Technological Development Zone, Shushan District, Hefei City, Anhui Province, 230000

Patentee after: Hefei Shanhe Lithium Salt New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 810008, Xinning Road, Xining, Qinghai, 18

Patentee before: QINGHAI INSTITUTE OF SALT LAKES, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

TR01 Transfer of patent right