CN109182758B - 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统 - Google Patents

一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109182758B
CN109182758B CN201811229975.6A CN201811229975A CN109182758B CN 109182758 B CN109182758 B CN 109182758B CN 201811229975 A CN201811229975 A CN 201811229975A CN 109182758 B CN109182758 B CN 109182758B
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
lithium
grade
metal lithium
vacuum
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.)
Active
Application number
CN201811229975.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109182758A (zh
Inventor
邹崴
聂阳
曹乃珍
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.)
Tianqi Lithium Jiangsu Co ltd
Original Assignee
Tianqi Lithium Jiangsu Co ltd
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 Tianqi Lithium Jiangsu Co ltd filed Critical Tianqi Lithium Jiangsu Co ltd
Priority to CN201811229975.6A priority Critical patent/CN109182758B/zh
Publication of CN109182758A publication Critical patent/CN109182758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109182758B publication Critical patent/CN109182758B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001—Dry processes
    • C22B7/004—Dry processes separating two or more metals by melting out (liquation), i.e. heating above the temperature of the lower melting metal component(s); by fractional crystallisation (controlled freezing)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10—Obtaining alkali metals
    • C22B26/12—Obtaining lithium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统。所述方法包括：在真空环境中蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂的第一步骤；以及，采用真空蒸镀法将所获液态金属锂沉积于基材上而形成超薄金属锂带的第二步骤。所述系统包括：真空蒸镀设备，集气装置，相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，以及，至少一主辊；在所述系统工作时，所述放卷机构和收卷机构被置于第一真空室内，所述集气装置、主辊和低品位锂源被置于第二真空室内。本发明采用低品位锂源作为蒸镀原料，将回收与真空蒸镀技术结合，一步法将低品位废旧锂中的金属锂提纯，并获得高纯、超薄、具有高附加值的金属锂带，有望应用于二次电池的负极材料中。

Description

一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种制备超薄金属锂带的方法，特别涉及一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
低品位的锂包括如金属锂含量在20％-99％的金属锂渣或锂型材边角料等。金属锂渣是在金属锂制造过程中产生的含有大量金属锂及少量钾、钠及其氧化物、碳化物等的残渣。金属锂型材边角料指的是生产锂型材(如锂片、锂带、锂粉等)过程中产生的边角料，除金属锂外，会含有大量的氮化锂和氧化锂等。这类低品位锂中含有的金属锂是一种贵金属及新能源金属，具有很高的经济价值。通常这类低品位锂通过化学法(如与水反应或与氧气反应)将其转化为活性较低的氢氧化锂进行回收(金属锂型材边角料多采取重新精炼)，该方式不能有效回收其中的金属锂，而且在此反应过程中产氢及产热，经常会发生自燃、爆炸等，不仅浪费金属锂，而且对附近设备、设施及人员造成重大安全隐患，带来一定的安全问题；另外金属锂表面生成氮化锂和氧化锂会降低金属锂的消化速度，延长了回收处理时间，降低了单位处理量。
另一方面真空蒸镀法在制备各种金属薄膜已在诸如材料表面涂层、半导体器件等领域得到了广泛的应用，是一种制备各种金属与金属氧化物薄膜的有效方法。特别的，目前全固态锂二次电池的金属锂负极也多采用真空蒸镀方法来制备。采用此方法可高效地在一定的衬底上沉积厚度仅在40μm以下的金属锂薄膜，复合现在锂离子电池容量需求。这种金属锂薄膜的比表面积小，表面电流密度分布较为均匀，可一定程度上抑制金属锂枝晶的生成。
而在超薄锂带的制备方面，使用纯金属锂为锂源，如专利US6713216B2《THINALKALI METAL FILM MEMBERAND METHOD OF PRODUCING THE SAME》保护了一种由真空蒸镀方法制备的包含超薄碱金属层的复合薄膜；专利CN107177820A《高速连续卷绕式蒸镀锂设备及利用其实现基材蒸镀锂的方法》提供了一种高速镀锂的设备及方法。这些专利使用纯金属锂为原料，缺点如下：1.无法除去金属锂中多余的钾、钠、白油等杂质，使得锂箔质量下降；2.成本比使用低品位锂源高很多。这些专利中的方法并不能使用难处理的低品位锂作为锂源，实际应用中会导致成本增加。
而现有处理低品位金属锂存在的速率慢、流程长、热量高、可控性差等问题，就算处理金属锂型材边角料时，也会遇到重新蒸馏精炼，造成大量热能浪费。
因而目前，至今尚无能够直接从低品味锂源中直接回收金属锂方面的报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统，从而克服了现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法，其包括：
在真空环境中蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂的第一步骤；以及
采用真空蒸镀法将所获的液态金属锂沉积于基材上而形成超薄金属锂带的第二步骤。
在一些实施例中，所述的方法包括：将低品位锂源置入真空蒸镀设备中，并将真空度抽至1～10Pa，之后使所述真空蒸镀设备升温至400～500℃，同时以集气装置收集从低品位锂源蒸发出的低沸点杂质。
在一些实施例中，所述的第一步骤包括：在真空度为1～10Pa的低真空环境中，将低品位锂源加热至400～500℃，同时持续移除从低品位锂源内蒸发出的低沸点杂质，直至将低品位锂源内的低沸点杂质除去，获得液态金属锂。
在一些实施例中，在所述的第二步骤中，所述真空蒸镀法采用的条件包括：真空蒸镀环境的真空度为1×10-2～5×10-2Pa，液态金属锂的温度为600～1000℃，液态锂金属与基材的间距为50～80mm。
本发明实施例还提供了由前述方法制备的超薄金属锂带。
本发明实施例还提供了前述的超薄金属锂带于锂电池中的应用。
本发明实施例还提供了一种锂二次电池负极材料，其包含前述的超薄金属锂带。
本发明实施例还提供了一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统，其包括：真空蒸镀设备，集气装置，相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，以及，至少一主辊；
在所述的系统工作时，所述至少一放卷机构和至少一收卷机构被置于第一真空室内，所述集气装置、至少一主辊和低品位锂源被置于第二真空室内，
所述放卷机构用于连续提供基材，所述基材进入第二真空室后连续经过所述主辊，所述真空蒸镀设备用于蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂以及将所述液态金属锂沉积在经过所述主辊的基材上而形成连续的超薄金属锂带，所述集气装置用于收集所述的低沸点杂质，所述收卷机构用于连续收集表面沉积有所述超薄金属锂带的基材。
较之现有技术，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供了一种采用真空蒸镀技术一步法将低品位废旧锂中的金属锂提纯，并制备高纯、超薄、具有高附加值的金属锂带的方法，一方面使用低品位锂源作为原料，降低生产成本，另一方面能够解决金属锂渣处理问题；
2)本发明采用低品位锂源作为蒸镀原料，将回收与真空蒸镀结合，解决了低品位锂源如锂渣的处理及其中金属锂回收的难题，并一步制备出了具有高附加值的金属锂薄膜，降低了真空蒸镀制备超薄锂带的成本，集成了回收及型材制造两步，减少了能量损耗；并且，该方法制备厚度在纳米或亚微米级的各种金属锂薄膜，有望能够应用于二次电池的负极材料中。
附图说明
图1和图2分别是本发明一典型实施方案中一种低品位锂源经两段升温制备超薄金属锂带的方法及结构示意图。
图3是本发明实施例1中蒸发舟中剩下杂质的XRD图。
附图说明：1-蒸发舟，2-集气装置，3-放卷辊，4-收卷辊，5-主辊，6-基材，A-第一真空室，B-第二真空室。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是提供一种一步法将低品位废旧锂中的金属锂提纯，并制备超薄金属锂带的方法，第一段升温在低温低真空环境下，将低品位锂源中沸点低的杂质(如钾、钠、有机溶剂等)蒸发除去，待杂质除尽后采用高温高真空条件将金属锂蒸镀到基材上制备超薄金属锂带。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法，其包括：
在真空环境中蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂的第一步骤；以及
采用真空蒸镀法将所获的液态金属锂沉积于基材上而形成超薄金属锂带的第二步骤。
在一些实施例中，所述的方法包括：所述的第一步骤包括：在真空度为1～10Pa的低真空环境中，将低品位锂源加热至400～500℃，同时持续移除从低品位锂源内蒸发出的低沸点杂质，直至将低品位锂源内的低沸点杂质除去，获得液态金属锂。
进一步地，所述低品位锂源中锂的含量为20～99wt％。
进一步地，所述低沸点杂质包括钾、钠和有机溶剂等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些实施例中，在所述的第二步骤中，所述真空蒸镀法采用的条件包括：真空蒸镀环境的真空度为1×10-2～5×10-2Pa，液态金属锂的温度为600～1000℃，液态锂金属与基材的间距为50～80mm。
在一些实施例中，所述的方法具体包括：
在第一真空室内置入相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，并在第二真空室内置入至少一主辊、低品位锂源和集气装置；
进行所述的第一步骤，并以集气装置持续收集从低品位锂源蒸发出的低沸点杂质，直至获得所述的液态金属锂，再移离所述的集气装置；
以所述放卷机构连续提供基材，并使所述基材连续经过所述主辊，同时进行所述的第二步骤，从而在所述基材上沉积形成连续的超薄金属锂带；
以所述收卷机构连续收集表面沉积有超薄金属锂带的基材。
进一步地，所述第一真空室的真空度为1～10Pa。
进一步地，所述第二真空室的真空度为1×10-2～5×10-2Pa。
进一步地，所述收卷机构的卷绕速度为1～5m min-1。
进一步地，所述基材温度为60～180℃。
进一步地，所述超薄金属锂带的厚度在50μm以下，优选为15～25μm。
进一步地，所述超薄金属锂带的厚度极差在7μm以内。
进一步地，所述基材包括选自柔性基材，优选自铜箔、PET隔离膜等，但不限于此。
其中，在一些更为具体的实施案例之中，所述低品位锂源制备超薄金属锂带的方法如图1和图2所示，其具体包括以下步骤：
(1)第一段除杂：如图1所示，先添加低品位金属锂源(锂含量在20％-99％)至蒸发舟1(一般为钼舟或氮化硼舟)中，抽真空至低真空(1～10Pa)。随后将集气罩体罩住蒸发舟，持续抽气，将蒸发舟1加热至400℃～500℃，直到低品位锂源中全部K、Na和有机溶剂等低沸点杂质蒸出。所述集气装置2包含集气罩体、导气管、包覆在导气管上的加热带、钠、钾及有机溶剂收集系统，抽真空装置。
(2)第二段超薄锂带制备：如图2所示，移开集气装置2，开启高真空泵，将真空蒸镀室(即第二真空室A)工作真空度范围控制在1×10-2～5×10-2Pa，蒸发舟1与主锟5中心距离为50～80mm，蒸发舟中液态金属锂到达温度600～1000℃，实现液态金属锂向气态金属锂的转变并沉积在基材上，由放卷机构和收卷机构实现对基材连续镀锂。其中收卷机构的卷绕速度为1～5m min-1。
本发明采用低品位锂源作为蒸镀原料，将回收与真空蒸镀结合，解决了低品位锂源如锂渣的处理及其中金属锂回收的难题，并一步制备出了具有高附加值的金属锂薄膜，降低了真空蒸镀制备超薄锂带的成本，集成了回收及型材制造两步，减少了能量损耗。
本发明实施例的另一个方面提供了由前述方法制备的超薄金属锂带。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的超薄金属锂带于锂电池中的应用。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种锂二次电池负极材料，其包含前述的超薄金属锂带。
本发明可制备得到高纯、超薄、具有高附加值的金属锂带，制备厚度在纳米或亚微米级的各种金属锂薄膜，有望能够应用于二次电池的负极材料中。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统，其包括：真空蒸镀设备，集气装置，相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，以及，至少一主辊；
在所述的系统工作时，所述至少一放卷机构和至少一收卷机构被置于第一真空室内，所述集气装置、至少一主辊和低品位锂源被置于第二真空室内，
所述放卷机构用于连续提供基材，所述基材进入第二真空室后连续经过所述主辊，所述真空蒸镀设备用于蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂以及将所述液态金属锂沉积在经过所述主辊的基材上而形成连续的超薄金属锂带，所述集气装置用于收集所述的低沸点杂质，所述收卷机构用于连续收集表面沉积有所述超薄金属锂带的基材。
在一些实施例中，所述集气装置包括集气罩体、与所述集气罩体相互连通的低沸点杂质收集系统，以及，与所述低沸点杂质收集系统相互连通的抽真空装置。
进一步地，所述集气罩体与所述低沸点杂质收集系统之间设置有导气管。
进一步地，所述导气管表面包覆有加热机构，如加热带等，但不限于此。
进一步地，所述液态金属锂表面与所述主锟中心的距离为50～80mm。
进一步地，所述真空蒸镀设备包括用于盛装所述低品位锂源的蒸发舟，所述蒸发舟选自钼舟、氮化硼舟等，但不限于此。
进一步地，所述放卷机构包括放卷辊，所述收卷机构包括收卷辊。
进一步地，所述第一真空室的真空度为1～10Pa。
进一步地，所述第二真空室的真空度为1×10-2～5×10-2Pa。
具体的，请参阅图1和图2所示，本发明一典型实施例中一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统包括：蒸发舟1，集气装置2，相互配合的放卷辊3和收卷辊4，以及，主辊5。
所述集气装置2用于收集所述的低沸点杂质，包括集气罩体、与所述集气罩体相互连通的低沸点杂质收集系统，以及，与所述低沸点杂质收集系统相互连通的抽真空装置。所述集气罩体与所述低沸点杂质收集系统之间设置有导气管；优选的，所述导气管表面包覆有加热机构。所述收卷辊4用于连续收集表面沉积有所述超薄金属锂带的基材。所述液态金属锂表面与所述主锟中心的距离为50～80mm。
在所述的系统工作时，所述放卷辊3和收卷辊4被置于第一真空室A内，所述集气装置2、主辊5和低品位锂源被置于第二真空室B内，所述放卷辊3用于连续提供基材6，所述基材6进入第二真空室B后连续经过所述主辊5，所述蒸发舟1用于蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂以及将所述液态金属锂沉积在经过所述主辊5的基材6上而形成连续的超薄金属锂带。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
实施例1
将含金属锂50％的锂渣放入蒸发舟，20μm厚的铜箔加入收放卷系统，密封蒸镀系统，开始抽真空，待蒸镀系统压力达到5.2pa后开始加热至500℃，并用集气罩将坩埚罩住，持续从集气装置抽气，锂渣中白油、金属钾、钠等低沸点杂质从集气管中抽出，直至蒸发舟质量维持不变。
随后移开集气罩，保持第一真空室真空度不变，将蒸发舟升温至700℃，第二真空室压力抽至1.5×10-2Pa，放卷锟以2m min-1的速率匀速送出铜箔进行蒸镀，蒸发舟与基材的垂直距离为60mm，衬底温度为130℃。经检测，蒸镀后的金属锂带的厚度为20±3μm。蒸发舟中剩下杂质为碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂等，XRD图如图3。
实施例2
将含金属锂97％的锂型材边角料放入蒸发舟，50μm厚的PET隔离膜加入收放卷系统，密封蒸镀系统，开始抽真空，待蒸镀系统压力达到10Pa后开始加热至450℃，并用集气罩将坩埚罩住，持续从集气装置抽气，锂源中白油等低沸点杂质从集气管中抽出，直至蒸发舟质量维持不变。
随后移开集气罩，保持第一真空室真空度不变，将蒸发舟升温至1000℃，第二真空室压力抽至5×10-2Pa，放卷锟以5m min-1的速率匀速送出PET膜进行蒸镀，蒸发舟与主锟中心的垂直距离为80mm，衬底温度为180℃。经检测，蒸镀后的金属锂带的厚度为50±3.5μm。蒸发舟中剩下杂质为碳酸锂、氮化锂、氧化锂、氢氧化锂等。
实施例3
将含金属锂70％的锂渣放入蒸发舟，10μm厚的铜箔加入收放卷系统，密封蒸镀系统，开始抽真空，待蒸镀系统压力达到1Pa后开始加热至400℃，并用集气罩将坩埚罩住，持续从集气装置抽气，锂渣中白油、金属钾、钠等低沸点杂质从集气管中抽出，直至蒸发舟质量维持不变。
随后移开集气罩，保持第一真空室真空度不变，将蒸发舟升温至600℃，第二真空室压力抽至1×10-2Pa，放卷锟以1m min-1的速率匀速送出铜箔进行蒸镀，蒸发舟与基材的垂直距离为50mm，衬底温度为80℃。经检测，蒸镀后的金属锂带的厚度为10±3μm。蒸发舟中剩下杂质为碳酸锂、氮化锂、氯化锂等。
实施例4
将含金属锂99％的锂型材边角料放入蒸发舟，12μm厚的铜箔加入收放卷系统，密封蒸镀系统，开始抽真空，待蒸镀系统压力达到1pa后开始加热至450℃，并用集气罩将坩埚罩住，持续从集气装置抽气，锂源中白油等低沸点杂质从集气管中抽出，直至蒸发舟质量维持不变。
随后移开集气罩，保持第一真空室真空度不变，将蒸发舟升温至640℃，第二真空室压力抽至1.2×10-2Pa，放卷锟以4m min-1的速率匀速送出铜箔进行蒸镀，蒸发舟与主锟中心的垂直距离为70mm，衬底温度为60℃。经检测，蒸镀后的金属锂带的厚度为9±3μm。蒸发舟中剩下杂质为碳酸锂等。
对照例
现有处理低品位金属锂的方法，一般通过重熔，过滤，真空蒸馏提纯，铸锭。该过程存在速率慢、流程长、热量高、可控性差、引入大量杂质、产品附加值低等问题。
综上所述，藉由上述技术方案，本发明采用低品位锂源作为蒸镀原料，将回收与真空蒸镀技术结合，一步法将低品位废旧锂中的金属锂提纯，并获得高纯、超薄、具有高附加值的金属锂带，有望能够应用于二次电池的负极材料中。
此外，本案发明人还参照实施例1-4的方式，以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验，并同样成功制得了高纯、超薄、具有高附加值的金属锂带。
需要说明的是，在本文中，在一般情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的步骤、过程、方法或者实验设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，以上较佳实施例仅用于说明本发明的内容，除此之外，本发明还有其他实施方式，但凡本领域技术人员因本发明所涉及之技术启示，而采用等同替换或等效变形方式形成的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1. 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法，其特征在于包括：
在真空环境中蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂的第一步骤，所述的第一步骤包括：在真空度为1～10Pa的低真空环境中，将低品位锂源加热至400~500℃，同时持续移除从低品位锂源内蒸发出的低沸点杂质，直至将低品位锂源内的低沸点杂质除去，获得液态金属锂，所述低品位锂源中锂的含量为20~99wt%；以及
采用真空蒸镀法将所获的液态金属锂沉积于基材上而形成超薄金属锂带的第二步骤，在所述的第二步骤中，所述真空蒸镀法采用的条件包括：真空蒸镀环境的真空度为1×10-2～5×10-2 Pa，液态金属锂的温度为600~1000℃，液态锂金属与基材的间距为50～80 mm，所述超薄金属锂带的厚度在50μm以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低沸点杂质选自钾、钠和有机溶剂中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：
在第一真空室内置入相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，并在第二真空室内置入至少一主辊、低品位锂源和集气装置；
进行所述的第一步骤，并以集气装置持续收集从低品位锂源蒸发出的低沸点杂质，直至获得所述的液态金属锂，再移离所述的集气装置；
以所述放卷机构连续提供基材，并使所述基材连续经过所述主辊，同时进行所述的第二步骤，从而在所述基材上沉积形成连续的超薄金属锂带；
以所述收卷机构连续收集表面沉积有超薄金属锂带的基材。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第一真空室的真空度为1～10Pa；和/或，所述第二真空室的真空度为1×10-2 ~ 5×10-2 Pa；和/或，所述收卷机构的卷绕速度为1 ~ 5 m min-1；和/或，所述基材温度为60~180℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述超薄金属锂带的厚度为15~25μm；和/或，所述超薄金属锂带的厚度极差在7μm以内；和/或，所述基材为柔性基材；和/或，所述基材选自铜箔或PET隔离膜。
6.由权利要求1-5中任一项所述方法制备的超薄金属锂带。
7.权利要求6所述的超薄金属锂带于制备锂电池中的应用。
8.一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统，其应用于权利要求1-5中任一项所述低品位锂源制备超薄金属锂带的方法中，其特征在于包括：真空蒸镀设备，集气装置，相互配合的至少一放卷机构和至少一收卷机构，以及，至少一主辊；
在所述的系统工作时，所述至少一放卷机构和至少一收卷机构被置于第一真空室内，所述集气装置、至少一主辊和低品位锂源被置于第二真空室内，
所述放卷机构用于连续提供基材，所述基材进入第二真空室后连续经过所述主辊，所述真空蒸镀设备用于蒸发除去低品位锂源中的低沸点杂质并获得液态金属锂以及将所述液态金属锂沉积在经过所述主辊的基材上而形成连续的超薄金属锂带，所述集气装置用于收集所述的低沸点杂质，所述收卷机构用于连续收集表面沉积有所述超薄金属锂带的基材。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述集气装置包括集气罩体、与所述集气罩体相互连通的低沸点杂质收集系统，以及，与所述低沸点杂质收集系统相互连通的抽真空装置。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述集气罩体与所述低沸点杂质收集系统之间设置有导气管，所述导气管表面包覆有加热机构。
11. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述液态金属锂表面与所述主辊中心的距离为50 ~ 80 mm，和/或，所述真空蒸镀设备包括用于盛装所述低品位锂源的蒸发舟；
和/或，所述放卷机构包括放卷辊，所述收卷机构包括收卷辊；
和/或，所述第一真空室的真空度为1~10Pa；
和/或，所述第二真空室的真空度为1×10-2 ~ 5×10-2 Pa。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述蒸发舟为钼舟和/或氮化硼舟。
CN201811229975.6A 2018-10-22 2018-10-22 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统 Active CN109182758B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811229975.6A CN109182758B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811229975.6A CN109182758B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109182758A CN109182758A (zh) 2019-01-11
CN109182758B true CN109182758B (zh) 2023-06-02

Family

ID=64946282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811229975.6A Active CN109182758B (zh) 2018-10-22 2018-10-22 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109182758B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7210827B2 (ja) * 2019-10-17 2023-01-24 株式会社神戸製鋼所 ＮｉもしくはＣｏの少なくとも一方の回収の前処理方法
CN113528859A (zh) * 2020-11-30 2021-10-22 深圳市研一新材料有限责任公司 一种超薄金属锂箔的制备方法和制备设备
CN117594755A (zh) * 2023-11-24 2024-02-23 新余赣锋电子有限公司 一种固态锂金属负极及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013008602A (ja) * 2011-06-27 2013-01-10 Panasonic Corp リチウム二次電池用負極の製造装置および製造方法
CN107052047A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 天津中能锂业有限公司 一种超薄金属锂带的生产方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55157301A (en) * 1979-05-29 1980-12-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Collecting method and apparatus of ineffective metal vapor
JP2001181828A (ja) * 1999-12-24 2001-07-03 Tetsuji Yamanishi Ｍｇ合金の表面処理方法
JP2002327216A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Nikko Materials Co Ltd 金属の高純度化方法及びスパッタリング用高純度金属ターゲットの製造方法
EP1422313A1 (de) * 2002-11-05 2004-05-26 Theva Dünnschichttechnik GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Aufdampfen eines Beschichtungsmaterials im Vakuum mit kontinuierlicher Materialnachführung
CN100584972C (zh) * 2007-11-09 2010-01-27 江西赣锋锂业股份有限公司 金属锂真空蒸馏提纯方法
CN101676431B (zh) * 2008-09-18 2012-02-01 朝阳百盛锆钛股份有限公司 海绵钛生产中新反应器内壁镀钛的方法
US8048194B2 (en) * 2009-12-16 2011-11-01 Primestar Solar, Inc. System and process for recovery of cadmium telluride (CdTe) from system components used in the manufacture of photovoltaic (PV) modules
JP6111171B2 (ja) * 2013-09-02 2017-04-05 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
KR20150048538A (ko) * 2013-10-28 2015-05-07 희성금속 주식회사 반도체용 재활용 Ａｕ 타겟의 제조방법
CN207265160U (zh) * 2017-09-13 2018-04-20 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种连续制备超薄复合锂带的装置
CN207193382U (zh) * 2017-09-19 2018-04-06 天津中能锂业有限公司 一种二次锂电池负极真空镀锂膜生产设备
CN208949364U (zh) * 2018-10-22 2019-06-07 天齐锂业（江苏）有限公司 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013008602A (ja) * 2011-06-27 2013-01-10 Panasonic Corp リチウム二次電池用負極の製造装置および製造方法
CN107052047A (zh) * 2017-05-27 2017-08-18 天津中能锂业有限公司 一种超薄金属锂带的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109182758A (zh) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109182758B (zh) 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的方法及系统
Mei et al. Thermal reduction of sulfur-containing MAX phase for MXene production
CN111799464B (zh) 一种MXene/石墨烯复合纳米片及其制备方法和应用、电极极片及其应用
US11245112B2 (en) Preparation method of ant nest like porous silicon for lithium-ion battery
US20130344393A1 (en) Composite material of carbon-coated graphene oxide, preparation method and application thereof
GB2523154A (en) Method of producing graphene
WO2017012281A1 (zh) 一种等离子化学气相合成法制备纳米石墨烯粉体的方法
US20120216572A1 (en) Method and apparatus for removing phosphorus and boron from polysilicon by continuously smelting
CN109950651A (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池回收碳的综合处理方法
CN103840158A (zh) 一种石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法
WO2013121816A1 (ja) ヘキサフルオロリン酸リチウム濃縮液の製造方法
CN104129781A (zh) 一种原位氮掺杂多孔石墨烯及其制备方法
CN103738939B (zh) 一种石墨烯快速剥离的方法
CN208949364U (zh) 一种低品位锂源制备超薄金属锂带的系统
CN108545724B (zh) 石墨烯及其生产方法、用途与电池
CN110745812A (zh) 一种超快制备石墨烯或石墨薄膜的方法
JP2013119646A (ja) 高純度カルシウムの製造方法
CN103359713A (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN104505525A (zh) 利用废旧锌锰电池制备纳米锌粉的方法
JP2015133284A (ja) 非水電解質二次電池用負極材
CN105695916A (zh) 一种柔性多层石墨烯复合材料的制备方法
CN111378979A (zh) 砷纳米颗粒及其制备方法、电解制砷烷的系统和方法
WO2022111228A1 (zh) 一种超薄金属锂箔的制备方法和制备设备
CN113488376B (zh) 一种二维二氧化硅及其制备方法与应用
CN113148988B (zh) 一种氮原子掺杂的石墨烯量子点的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant