CN102139861A - 一种无水高氯酸锂的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于用于锂电池电解液的电解质制备技术领域，公开了一种无水高氯酸锂的生产方法。市售的无水高氯酸锂水分含量约在3000ppm，使用厂家需在配制成电解液前除去水分，水分的除去不充分，经常有波动，制约了电解液的产量及质量。同时，随着锂电池的发展，对高氯酸锂的杂质含量和pH值的稳定要求也越来越高。本发明采用以下方法解决这些问题：用氢氧化锂或碳酸锂与高氯酸反应，依次包括中和—过滤—一次蒸发—冷却结晶—离心分离出固体—溶解—二次蒸发—冷却结晶—离心分离出固体—熔融蒸发—冷却破碎—烘干包装工序。产出的无水高氯酸锂杂质含量低，水分含量在200ppm以下，其水溶液的pH值稳定，可直接用于电解液的生产。

Description

一种无水高氯酸锂的生产方法
技术领域
本发明涉及用于锂电池电解液的电解质制备技术领域，具体涉及一种无水高氯酸锂的生产方法。
背景技术
锂电池是上个世纪90年代兴起的一种新型电池，其中包括锂一次电池和锂二次电池。高氯酸锂主要应用于锂一次电池的电解质。锂一次电池电压高、负极材料活泼，必须用非水电解液，而一般有机溶剂的导电性有限，必须将具有较高电导率的锂盐溶于有机溶剂中，才能满足锂电池的要求。无水高氯酸锂由于具有较高的电导率，因此能满足锂电池的要求，同时其含水量是质量保证的关键。目前高氯酸锂的制备有三种方法：a)中和法，用氢氧化锂或碳酸锂与高氯酸反应得到高氯酸锂溶液，再经浓缩结晶得到高氯酸锂晶体，目前工艺存在杂质含量高，水分高的不足；b)高氯酸钠分解法，将氢氧化锂或锂盐加入到高氯酸钠浓溶液中，进行复分解反应，生成高氯酸锂晶体析出，此法钠含量较高，产品纯度较低；c)氯酸锂水溶液电解法，将氯酸锂水溶液电解，得到高氯酸锂，此法耗能大，且设备投资大。
发明内容
针对现有技术中和法生产的高氯酸锂产品的含水量高、杂质高等问题，本发明的提供了一种新的无水高氯酸锂的生产方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种无水高氯酸锂的生产方法，用氢氧化锂或碳酸锂与高氯酸反应，依次包括中和-过滤-一次蒸发-冷却结晶-离心分离出固体-溶解-二次蒸发-冷却结晶-离心分离出固体-熔融蒸发-冷却破碎-烘干包装工序。
涉及的化学反应方程式为：
LiOH·H2O+HClO4＝LiClO4+2H2O        (1)
Li2CO3+2HClO4＝2LiClO4+H2O+CO2↑    (2)
上述工序中两次离心分离出固体后得到的一次母液和二次母液可返回至中和工序。
具体的操作步骤如下：
1、将纯水与氢氧化锂按重量比2∶1或与碳酸锂按重量比3∶1混合后搅拌，然后在搅拌下缓慢加入与锂元素等摩尔的高氯酸(一般商品浓度为70-72wt％)，加入速度以不产生飞溅为宜，加完后用氢氧化锂或高氯酸调节反应体系的pH值到7-7.5，检测pH值无变化后趁热过滤除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
2、将步骤1得到的高氯酸锂净液加热蒸发至120-140℃，然后搅拌冷却至20-40℃结晶，然后离心分离出固体，得到一次三水高氯酸锂晶体和一次母液；
3、将一次三水高氯酸锂晶体与纯水以重量比5.5∶1混合，溶解完全后，加热蒸发至95℃，然后搅拌冷却至20-40℃结晶，然后离心分离出固体，得到二次三水高氯酸锂晶体和二次母液；
4、将二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发至320-360℃，然后冷却破碎过20目筛，得到无水高氯酸锂，破碎环境湿度控制在30-50％RH；
5、将步骤4得到的无水高氯酸锂烘干后冷却包装，烘干温度为180-210℃，烘干时间为20-30h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，包装在氩气保护的条件下进行，最终得到无水高氯酸锂产品。
本发明方法的优点在于：
制得的无水高氯酸锂产品含水量在200ppm以下，可直接配制出合格的电解液；K、Na等杂质含量低，均小于10ppm，其水溶液的pH值稳定；制备方法的流程简单，易于控制。
附图说明
图1为本发明的一种无水高氯酸锂的生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明方法做进一步的详细阐述。
实施例1：
参见图1，一种无水高氯酸锂的生产方法，步骤如下：
1、将75kg工业氢氧化锂加入到150L纯水中搅拌，然后在搅拌下缓慢加入252kg高氯酸，加完后用氢氧化锂或高氯酸将反应体系的pH值调至7，等待5分钟，检测pH值无变化后趁热过滤，除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
2、将得到的高氯酸锂净液进行加热蒸发，蒸发终点温度120℃，然后搅拌冷却至20℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到199kg一次三水高氯酸锂晶体和131L一次母液，一次母液可留用待返回中和工序；
3、将199kg一次三水高氯酸锂晶体加入到36L纯水中，完全溶解后加热蒸发，蒸发终点温度95℃，然后搅拌冷却至20℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到169kg二次三水高氯酸锂晶体和46L二次母液，二次母液可留用待返回中和工序；
4、将169kg二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发，终点温度320℃，然后冷却破碎过20目筛，破碎环境湿度控制在30-50％RH，得到112kg无水高氯酸锂；
5、将112kg无水高氯酸锂进行烘干，烘干温度180℃，烘干时间20h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，然后冷却包装，包装在氩气保护下进行，最终得到110kg无水高氯酸锂成品，产品质量见表1；
实施例2：
参见图1，一种无水高氯酸锂的生产方法，步骤如下：
1、将75kg工业氢氧化锂加入到150L纯水中搅拌，然后在搅拌下缓慢加入252kg高氯酸，加完后用氢氧化锂或高氯酸将反应体系的pH值调至7.2，等待5分钟，检测pH值无变化后趁热过滤，除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
2、将得到的高氯酸锂净液进行加热蒸发，蒸发终点温度130℃，然后搅拌冷却至30℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到206kg一次三水高氯酸锂晶体和113L一次母液，一次母液可留用待返回中和工序；
3、将206kg一次三水高氯酸锂晶体加入到37L纯水中，完全溶解后加热蒸发，蒸发终点温度95℃，然后搅拌冷却至30℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到166kg二次三水高氯酸锂晶体和56L二次母液，二次母液可留用待返回中和工序；
4、将166kg二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发，终点温度340℃，然后冷却破碎过20目筛，破碎环境湿度控制在30-50％RH，得到110kg无水高氯酸锂；
5、将110kg无水高氯酸锂进行烘干，烘干温度195℃，烘干时间25h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，然后冷却包装，包装在氩气保护下进行，最终得到109kg无水高氯酸锂成品，产品质量见表1；
实施例3：
参见图1，一种无水高氯酸锂的生产方法，步骤如下：
1、将66kg工业碳酸锂加入到198L纯水中搅拌，然后在搅拌下缓慢加入252kg高氯酸，加完后用氢氧化锂或高氯酸将反应体系的pH值调至7.2，等待5分钟，检测pH值无变化后趁热过滤，除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
2、将得到的高氯酸锂净液进行加热蒸发，蒸发终点温度130℃，然后搅拌冷却至30℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到207kg一次三水高氯酸锂晶体和110L一次母液，一次母液可留用待返回中和工序；
3、将207kg一次三水高氯酸锂晶体加入到38L纯水中，完全溶解后加热蒸发，蒸发终点温度95℃，然后搅拌冷却至30℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到167kg二次三水高氯酸锂晶体和55L二次母液，二次母液可留用待返回中和工序；
4、将167kg二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发，终点温度340℃，然后冷却破碎过20目筛，破碎环境湿度控制在30-50％RH，得到111kg无水高氯酸锂；
5、将111kg无水高氯酸锂进行烘干，烘干温度195℃，烘干时间25h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，然后冷却包装，包装在氩气保护下进行，最终得到110kg无水高氯酸锂成品，产品质量见表1；
实施例4：
参见图1，一种无水高氯酸锂的生产方法，步骤如下：
1、将66kg工业碳酸锂加入到198L纯水中搅拌，然后在搅拌下缓慢加入252kg高氯酸，加完后用氢氧化锂或高氯酸将反应体系的pH值调至7.5，等待5分钟，检测pH值无变化后趁热过滤，除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
2、将得到的高氯酸锂净液进行加热蒸发，蒸发终点温度140℃，然后搅拌冷却至40℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到214kg一次三水高氯酸锂晶体和95L一次母液，一次母液可留用待返回中和工序；
3、将214kg一次三水高氯酸锂晶体加入到39L纯水中，完全溶解后加热蒸发，蒸发终点温度95℃，然后搅拌冷却至40℃，冷却完成后用离心机进行分离，分离后得到160kg二次三水高氯酸锂晶体和69L二次母液，二次母液可留用待返回中和工序；
4、将160kg二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发，终点温度360℃，然后冷却破碎过20目筛，破碎环境湿度控制在30-50％RH，得到106kg无水高氯酸锂；
5、将106kg无水高氯酸锂进行烘干，烘干温度210℃，烘干时间30h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，然后冷却包装，包装在氩气保护下进行，最终得到105kg无水高氯酸锂成品，产品质量见表1；
表1无水高氯酸锂国标及实施例1、2分析结果
Figure BDA0000060126480000061

Claims (1)

1.一种无水高氯酸锂的生产方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）、将纯水与氢氧化锂按重量比2:1或与碳酸锂按重量比3:1混合后搅拌，然后在搅拌下缓慢加入与锂元素等摩尔的高氯酸，加入速度以不产生飞溅为宜，加完后用氢氧化锂或高氯酸调节反应体系的pH值到7—7.5，检测pH值无变化后趁热过滤除去不溶性杂质，得到高氯酸锂净液；
（2）、将步骤（1）得到的高氯酸锂净液加热蒸发至120-140oC，然后搅拌冷却至20-40oC结晶，然后离心分离出固体，得到一次三水高氯酸锂晶体和一次母液；
（3）、将一次三水高氯酸锂晶体与纯水以重量比5.5:1混合，溶解完全后，加热蒸发至95oC，然后搅拌冷却至20-40oC结晶，然后离心分离出固体，得到二次三水高氯酸锂晶体和二次母液；
（4）、将二次三水高氯酸锂晶体加热熔融蒸发至320-360oC，然后冷却破碎过20目筛，得到无水高氯酸锂，破碎环境湿度控制在30-50%RH；       
（5）、将步骤（4）得到的无水高氯酸锂烘干后冷却包装，烘干温度为180-210oC，烘干时间为20-30h，烘干真空度在-0.1至-0.08Mpa，包装在氩气保护的条件下进行，最终得到无水高氯酸锂产品。
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