CN110029354A - 利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，包括对氯化锂溶液进行精制处理，将精制氯化锂溶液加入到复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中，复极式自然循环离子膜电解槽的离子交换膜为阳离子交换膜；向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入质量百分比浓度为5.5％—7.5％的氢氧化锂溶液，然后向阴极室中加入纯水，将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成4.9％—6.5％。其目的在于提供一种生产的电池级氢氧化锂纯度高、杂质少，对锂元素资源的利用率高、浪费少，实现了整个氢氧化锂制备过程所有原料和产物的循环经济利用，环保高效，几乎无污染物外排的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法。

Description

利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法

技术领域

本发明涉及氢氧化锂制备领域，特别是一种利用电解法直接从氯化锂溶液直接电解制备氢氧化锂的方法。

背景技术

氢氧化锂是一种重要的化工原料，广泛应用于机械、制药、锂电池等诸多领域。同时，氢氧化锂又是制备三元锂电池正极材料的核心原材料之一。

近年来，随着三元锂电池逐渐取代二元锂电池成为锂离子电池的主要品类，其上游的氢氧化锂价格随着三元锂电池正极材料的需求量不断增大而不断攀升，而二元锂电池正极材料的主要原料碳酸锂的价格则一路走低。因此，如何广泛地、高效地以及低成本地获取制备纯度较高的氢氧化锂成为众多锂相关企业及科研院校的首选研究课题。

现阶段，部分企业已经能够通过常规化学方法得到一定纯度的单水和氢氧化锂晶体。例如以锂辉石为原料的石灰石焙烧法以及加压浸取法等等，但以上方法能耗高，效率低，污染严重，得到的氢氧化锂纯度不高；而采用碳酸锂为原料的苛化法为目前主流的化学法制备氢氧化锂的方法，但制备得到的氢氧化锂含有较高的杂质含量，工艺流程复杂，且使用的碳酸锂本身价格高昂，留给企业的利润空间已经着实不多。

综上，目前已经具备的化学法制备氢氧化锂的方法或多或少的存在着这样或那样的问题，已经不适应于国家关于锂资源利用及环境保护等方面的政策。因此，找到一种清洁生产，效率高，适应性强而且工艺流程简单的较高纯度的氢氧化锂制备方法就显得至关重要了。

就现阶段的技术能力而言，无论是矿石提锂还是盐湖提锂的各个相关企业，目前仍将开发的重点着力在锂富集和除杂精制方面。在此方面所取得的进展已经十分喜人。一些企业通过不断研究开发和实验验证，已经能够成熟地将氯化锂溶液富集和提纯到一定的纯度，具备了采用新的方法制备高纯度氢氧化锂的条件。

本发明即在此基础上对氯化锂溶液直接电解制备高纯度氢氧化锂的一种新方法进行论述，从而解决困扰提锂企业的实际问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种电能消耗低，电解槽、电极、离子膜的使用寿命长，生产成本低，生产的电池级氢氧化锂纯度高、杂质少，对锂元素资源的利用率高、浪费少，实现了整个氢氧化锂制备过程所有原料和产物的循环经济利用，环保高效，几乎无污染物外排的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法。

本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其包括如下步骤：

A、对氯化锂溶液进行精制处理，得到精制氯化锂溶液，精制氯化锂溶液满足如下技术指标：

(1)氯化锂的质量百分比浓度为32％—40％；

(2)氯化锂溶液中钙离子和镁离子的含量之和为20—50ppb；

(3)氯化锂溶液中氯化钠的含量不高于500ppm；

(4)氯化锂溶液中二价铁离子和三价铁离子的含量和为50—100ppb；

(5)氯化锂溶液中硫酸根离子含量为4—7g/L；

(6)氯化锂溶液中铝离子含量为100—200ppb；

(7)氯化锂溶液中钡离子含量为100—200ppb；

(8)氯化锂溶液中碘离子含量为100—200ppb；

(9)氯化锂溶液中镍离子含量为10—50ppb；

(10)氯化锂溶液中锶离子含量为300—500ppb；

(11)氯化锂溶液中硅杂质含量为2.3—5ppm；

(12)总悬浮物SS含量应小于1.0ppm；

B、将步骤A得到的精制氯化锂溶液加入到复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中，复极式自然循环离子膜电解槽的离子交换膜为阳离子交换膜；

C、向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入氢氧化锂溶液，利用纯水将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成4.9％—6.5％；

D、调控阳极室中的压力，让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2000Pa—2500Pa；

E、让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为65℃—75℃；

F、向复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中加入盐酸，调控阳极室中溶液的pH值为pH2.5—pH3；

G、给复极式自然循环离子膜电解槽通直流电，并调控复极式自然循环离子膜电解槽的槽电压在3.14V—3.46V之间，调控电解槽的电流密度为2.4kA/m2—3.2kA/m2，然后开始进行电解，在电解过程中，阳极室中的氯离子失去电子生成氯气，阴极室中的氢离子得到电子生成氢气，阳极室中的锂离子会在电场力的作用下逐渐向离子交换膜方向运动并穿过离子交换膜，从阳极室迁移至阴极室，进入阴极室的锂离子和氢氧根离子相结合生成氢氧化锂；

H、从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的出液口连续排出氢氧化锂溶液，从阴极室的出液口输出的氢氧化锂的质量百分比浓度为5.5％—7.5％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的进液口连续补充输入纯水，让阴极室中的溶液体积基本维持不变；

从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的出液口连续输出低浓度的氯化锂溶液溶液，从阳极室的出液口排出的低浓度的氯化锂溶液的质量百分比浓度为21％—29％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的进液口向阳极室中连续补充输入步骤A得到的精制氯化锂溶液，让阳极室中的溶液体积基本维持不变；

所述阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中按体积比计81％—85％的溶液被输送至脱氯装置内，通过脱氯工艺去除掉从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中含有的游离氯，然后再将通过脱氯工艺处理过的氯化锂溶液进行步骤A所述精制处理，得到精制氯化锂溶液，用作加入到阳极室中的精制氯化锂溶液，其余的从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，用于向阳极室的进液口端补充入含有的游离氯的氯化锂溶液；

从阴极室的出液口输出的氢氧化锂经脱水处理，即得到电池级氢氧化锂产品。

优选的，所述步骤A中氯化锂溶液是利用锂辉石提炼得到氯化锂溶液，或者是通过盐湖卤水提取得到氯化锂溶液。

优选的，所述复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室产生的氯气和阴极室产生的氢气被输送至盐酸合成炉中合成为工业盐酸。

优选的，所述步骤D中为让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2200Pa—2300Pa；所述步骤E中让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为68℃—72℃。

本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，采用了多个本发明特有的工艺步骤，具体为：

1、对氯化锂溶液进行精制处理，得到一种本发明特有的精制氯化锂溶液，

2、向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入氢氧化锂溶液，并利用纯水将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成4.9％—6.5％；

3、调控阳极室中的压力，让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2000Pa—2500Pa；

4、让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为65℃—75℃；

5、向复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中加入盐酸，调控阳极室中溶液的pH值为pH2.5—pH3；

6、给复极式自然循环离子膜电解槽通直流电，并调控复极式自然循环离子膜电解槽的槽电压在3.14V—3.46V之间，调控电解槽的电流密度为2.4kA/m2—3.2kA/m2，然后开始进行电解，在电解过程中，阳极室中的氯离子失去电子生成氯气，阴极室中的氢离子得到电子生成氢气，阳极室中的锂离子会在电场力的作用下逐渐向离子交换膜方向运动并穿过离子交换膜，从阳极室迁移至阴极室，进入阴极室的锂离子和氢氧根离子相结合生成氢氧化锂；

7、从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的出液口连续排出氢氧化锂溶液，从阴极室的出液口输出的氢氧化锂的质量百分比浓度为5.5％—7.5％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的进液口连续补充输入纯水，让阴极室中的溶液体积基本维持不变；

从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的出液口连续输出低浓度的氯化锂溶液溶液，从阳极室的出液口排出的低浓度的氯化锂溶液的质量百分比浓度为21％—29％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的进液口向阳极室中连续补充输入步骤A得到的精制氯化锂溶液，让阳极室中的溶液体积基本维持不变；

所述阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中按体积比计81％—85％的溶液被输送至脱氯装置内，通过脱氯工艺去除掉从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中含有的游离氯，然后再将通过脱氯工艺处理过的氯化锂溶液进行步骤A所述精制处理，得到精制氯化锂溶液，用作加入到阳极室中的精制氯化锂溶液，其余的从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，用于向阳极室的进液口端补充入含有的游离氯的氯化锂溶液；

由于具有了上述本发明特有的工艺步骤，使得本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法具有电能消耗低，电解槽、电极、离子膜的使用寿命长，生产成本低，生产的电池级氢氧化锂纯度高、杂质少，对锂元素资源的利用率高、浪费少，实现了整个氢氧化锂制备过程所有原料和产物的循环经济利用，环保高效，几乎无污染物外排的特点。

相比于化学苛化法等其他制备氢氧化锂方法的高污染高能耗特点，本发明采用直接电解的方法，技术可靠，环保高效，整个制备过程自动控制，人力操作量小且几乎无污染物外排；

传统氢氧化锂化学制备方法原料的转化率不高，一次性投加生产后总有部分原料剩余，副产氯化钠纯度不高，常常成为困扰企业的危废来源；而本专利方法则实现了整个氢氧化锂制备过程所有原料和产物的循环经济利用。

本发明的方法占地面积小，投资成本低，便于在整个锂盐行业全面推广；

本发明电解方式安全可靠，可根据实际情况灵活调整产量规模，灵活调整主产品和副产品的比例，更加人性化智能化。

本发明制备的氢氧化锂纯度能够达到99.25％以上，达到了电池级氢氧化锂的标准，能够直接作为锂电池正极材料生产企业的三元锂电池制备原料使用；直接作为商品出售则具有很高的销售价格。

如果制备的氢氧化锂浓度低于98.5％则不能够直接作为三元锂电池生产的原料使用，必须经过后续的提纯处理，则会大大增加生产企业的生产成本。

本发明整个制备过程的电流效率很高，能耗较低，节能性很好；

本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法的其他细节和特点可通过阅读下文详加描述的实施例便可清楚明了。

具体实施方式

实施例1

本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其包括如下步骤：

A、对氯化锂溶液进行精制处理，得到精制氯化锂溶液，精制氯化锂溶液满足如下技术指标：

(1)氯化锂的质量百分比浓度为32％—40％；

(2)氯化锂溶液中钙离子和镁离子的含量之和为20—50ppb；

(3)氯化锂溶液中氯化钠的含量不高于500ppm；

(4)氯化锂溶液中二价铁离子和三价铁离子的含量和为50—100ppb；

(5)氯化锂溶液中硫酸根离子含量为4—7g/L；

(6)氯化锂溶液中铝离子含量为100—200ppb；

(7)氯化锂溶液中钡离子含量为100—200ppb；

(8)氯化锂溶液中碘离子含量为100—200ppb；

(9)氯化锂溶液中镍离子含量为10—50ppb；

(10)氯化锂溶液中锶离子含量为300—500ppb；

(11)氯化锂溶液中硅杂质含量为2.3—5ppm；

(12)总悬浮物SS含量应小于1.0ppm；

B、将步骤A得到的精制氯化锂溶液加入到复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中，复极式自然循环离子膜电解槽的离子交换膜为阳离子交换膜；

C、向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入质量百分比浓度为5.5％—7.5％的氢氧化锂溶液，并利用纯水将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成4.9％—6.5％；

D、调控阳极室中的压力，让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2000Pa—2500Pa；

E、让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为65℃—75℃；

F、向复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中加入高纯盐酸，调控阳极室中溶液的pH值为pH2.5—pH3；调控阳极室中溶液的pH值为pH2.5—pH3可抑制电解时阳极侧氧气的产生。

将阳极室中的氯化锂溶液调节成pH为2.5—3，能够提高阳极侧液体因通入直流电流，水失电子被氧化成氧气的反应的过电位，抑制该副反应的发生。如果阳极侧液体的pH值过高，则该析氧副反应发生严重，一来会严重提高整个电解过程的能耗，二来会增加产出的氯气中氧气的含量，在后续盐酸合成工序中有一定的危险性。

G、给复极式自然循环离子膜电解槽通直流电，并调控复极式自然循环离子膜电解槽的槽电压在3.14V—3.46V之间，调控电解槽的电流密度为2.4kA/m2—3.2kA/m2，然后开始进行电解，在电解过程中，阳极室中的氯离子失去电子生成氯气，阴极室中的氢离子得到电子生成氢气，阳极室中的锂离子会在电场力的作用下逐渐向离子交换膜方向运动并穿过离子交换膜，从阳极室迁移至阴极室，进入阴极室的锂离子和氢氧根离子相结合生成氢氧化锂；

H、从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的出液口连续排出氢氧化锂溶液，从阴极室的出液口输出的氢氧化锂的质量百分比浓度为5.5％—7.5％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的进液口连续补充输入纯水，让阴极室中的溶液体积基本维持不变；

从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的出液口连续输出低浓度的氯化锂溶液溶液，从阳极室的出液口排出的低浓度的氯化锂溶液的质量百分比浓度为21％—29％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的进液口向阳极室中连续补充输入步骤A得到的精制氯化锂溶液，让阳极室中的溶液体积基本维持不变；

所述阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中按体积比计81％—85％的溶液被输送至脱氯装置内，通过脱氯工艺去除掉从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中含有的游离氯，然后再将通过脱氯工艺处理过的氯化锂溶液进行步骤A所述精制处理，得到精制氯化锂溶液，用作加入到阳极室中的精制氯化锂溶液，其余的从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，用于向阳极室的进液口端补充入含有的游离氯的氯化锂溶液；

从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，其中含有的溶解Cl₂能够使构成电解槽阳极材料主要金属钛材表面形成一层致密的氧化膜，有效地抑制Cl—对电解槽阳极材质的腐蚀；

从阴极室的出液口输出的氢氧化锂经脱水处理，即得到电池级氢氧化锂产品，所得到的氢氧化锂产品的纯度能够确保达到99.25％以上。

实施例2

本发明的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其包括如下步骤：

A、对氯化锂溶液进行精制处理，得到精制氯化锂溶液，精制氯化锂溶液满足如下技术指标：

(1)氯化锂的质量百分比浓度为33％或35％或37％或39％；

(2)氯化锂溶液中钙离子和镁离子的含量之和为20—50ppb；

(3)氯化锂溶液中氯化钠的含量不高于500ppm；

(4)氯化锂溶液中二价铁离子和三价铁离子的含量和为50—100ppb；

(5)氯化锂溶液中硫酸根离子含量为4—7g/L；

(6)氯化锂溶液中铝离子含量为100—200ppb；

(7)氯化锂溶液中钡离子含量为100—200ppb；

(8)氯化锂溶液中碘离子含量为100—200ppb；

(9)氯化锂溶液中镍离子含量为10—50ppb；

(10)氯化锂溶液中锶离子含量为300—500ppb；

(11)氯化锂溶液中硅杂质含量为2.3—5ppm；

(12)总悬浮物SS含量应小于1.0ppm；

B、将步骤A得到的精制氯化锂溶液加入到复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中，复极式自然循环离子膜电解槽的离子交换膜为阳离子交换膜；

C、向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入质量百分比浓度为5.5％—7.5％的氢氧化锂溶液，并利用纯水将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成5.0％或5.1％或5.5％或5.8％或6.0％或6.2％或6.3％或6.4％；

D、调控阳极室中的压力，让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2050Pa或2100Pa或2200Pa或2300Pa或2400Pa；

E、让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为68℃或70℃或71℃或72℃或74℃；

F、向复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中加入盐酸，调控阳极室中溶液的pH值为pH2.6或pH2.65或pH2.7或pH2.8或pH2.9；

G、给复极式自然循环离子膜电解槽通直流电，并调控复极式自然循环离子膜电解槽的槽电压在3.16V或3.20V或3.26V或3.35V或3.42V之间，调控电解槽的电流密度为2.4kA/m2—3.2kA/m2，然后开始进行电解，在电解过程中，阳极室中的氯离子失去电子生成氯气，阴极室中的氢离子得到电子生成氢气，阳极室中的锂离子会在电场力的作用下逐渐向离子交换膜方向运动并穿过离子交换膜，从阳极室迁移至阴极室，进入阴极室的锂离子和氢氧根离子相结合生成氢氧化锂；

H、从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的出液口连续排出氢氧化锂溶液，从阴极室的出液口输出的氢氧化锂的质量百分比浓度为5.5％—7.5％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的进液口连续补充输入纯水，让阴极室中的溶液体积基本维持不变；

从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的出液口连续输出低浓度的氯化锂溶液溶液，从阳极室的出液口排出的低浓度的氯化锂溶液的质量百分比浓度为21％—29％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的进液口向阳极室中连续补充输入步骤A得到的精制氯化锂溶液，让阳极室中的溶液体积基本维持不变；

所述阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中按体积比计81％—85％的溶液被输送至脱氯装置内，通过脱氯工艺去除掉从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中含有的游离氯，然后再将通过脱氯工艺处理过的氯化锂溶液进行步骤A所述精制处理，得到精制氯化锂溶液，用作加入到阳极室中的精制氯化锂溶液，其余的从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，用于向阳极室的进液口端补充入含有的游离氯的氯化锂溶液；

从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，其中含有的溶解Cl₂能够使构成电解槽阳极材料主要金属钛材表面形成一层致密的氧化膜，有效地抑制Cl—对电解槽阳极材质的腐蚀；

从阴极室的出液口输出的氢氧化锂经脱水处理，即得到电池级氢氧化锂产品，所得到的氢氧化锂产品的纯度能够达到99.25％以上。

作为本发明的进一步改进，上述步骤A中氯化锂溶液是利用锂辉石提炼得到氯化锂溶液，或者是通过盐湖卤水提取得到氯化锂溶液。

作为本发明的进一步改进，上述复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室产生的氯气和阴极室产生的氢气被输送至盐酸合成炉中合成为工业盐酸。

作为本发明的进一步改进，上述步骤D中为让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2200Pa—2300Pa；上述步骤E中让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为68℃—72℃。

以下为本专利方法与非本专利方法的工艺参数对性能的影响对比：

本专利的方法，在电解过程中，阳极室的氯离子失电子生成氯气，阴极室的水结合电子生成氢气和氢氧根离子。锂离子会因电场力的作用由溶液中逐渐向离子交换膜方向扩散，并由离子交换膜的活性基团选择透过性迁移从阳极室迁移至阴极室。这样即出槽阳极液为淡化了的氯化锂溶液，出槽阴极液为一定浓度的高纯氢氧化锂溶液。

本专利的方法，在电解槽产生的氯气和氢气应进入盐酸合成炉合成为工业盐酸，可回用亦可出售。

应用上述的本专利的方法，采用氯化锂精制溶液直接电解制备氢氧化锂溶液，其槽电压基本维持在3.14—3.46V。

应用上述本专利的方法，整个氯化锂电解制备氢氧化锂的过程，其电流效率在79—85％。

应用上述本专利的方法，折合成百分之百的氢氧化锂，每吨氢氧化锂的直流电能耗在4918—5356kWh(以LiOH计)。

产品氢氧化锂的纯度达到99.25％，其中氢氧化钠的含量低于0.5％。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、对氯化锂溶液进行精制处理，得到精制氯化锂溶液，精制氯化锂溶液满足如下技术指标：

(1)氯化锂的质量百分比浓度为32％—40％；

(2)氯化锂溶液中钙离子和镁离子的含量之和为20—50ppb；

(3)氯化锂溶液中氯化钠的含量不高于500ppm；

(4)氯化锂溶液中二价铁离子和三价铁离子的含量和为50—100ppb；

(5)氯化锂溶液中硫酸根离子含量为4—7g/L；

(6)氯化锂溶液中铝离子含量为100—200ppb；

(7)氯化锂溶液中钡离子含量为100—200ppb；

(8)氯化锂溶液中碘离子含量为100—200ppb；

(9)氯化锂溶液中镍离子含量为10—50ppb；

(10)氯化锂溶液中锶离子含量为300—500ppb；

(11)氯化锂溶液中硅杂质含量为2.3—5ppm；

(12)总悬浮物SS含量应小于1.0ppm；

B、将步骤A得到的精制氯化锂溶液加入到复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中，复极式自然循环离子膜电解槽的离子交换膜为阳离子交换膜；

C、向复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室中加入氢氧化锂溶液，利用纯水将氢氧化锂溶液质量百分比浓度配制成4.9％—6.5％；

D、调控阳极室中的压力，让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2000Pa—2500Pa；

E、让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为65℃—75℃；

F、向复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中加入盐酸，调控阳极室中溶液的pH值为pH2.5—pH3；

G、给复极式自然循环离子膜电解槽通直流电，并调控复极式自然循环离子膜电解槽的槽电压在3.14V—3.46V之间，调控电解槽的电流密度为2.4kA/m²—3.2kA/m²，然后开始进行电解，在电解过程中，阳极室中的氯离子失去电子生成氯气，阴极室中的氢离子得到电子生成氢气，阳极室中的锂离子会在电场力的作用下逐渐向离子交换膜方向运动并穿过离子交换膜，从阳极室迁移至阴极室，进入阴极室的锂离子和氢氧根离子相结合生成氢氧化锂；

H、从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的出液口连续排出氢氧化锂溶液，从阴极室的出液口输出的氢氧化锂的质量百分比浓度为5.5％—7.5％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阴极室的进液口连续补充输入纯水，让阴极室中的溶液体积基本维持不变；

从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的出液口连续输出低浓度的氯化锂溶液溶液，从阳极室的出液口排出的低浓度的氯化锂溶液的质量百分比浓度为21％—29％，同时从复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室的进液口向阳极室中连续补充输入步骤A得到的精制氯化锂溶液，让阳极室中的溶液体积基本维持不变；

所述阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中按体积比计81％—85％的溶液被输送至脱氯装置内，通过脱氯工艺去除掉从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液中含有的游离氯，然后再将通过脱氯工艺处理过的氯化锂溶液进行步骤A所述精制处理，得到精制氯化锂溶液，用作加入到阳极室中的精制氯化锂溶液，其余的从阳极室的出液口排出的氯化锂溶液直接通过阳极室的进液口输送回阳极室中，用于向阳极室的进液口端补充入含有的游离氯的氯化锂溶液；

从阴极室的出液口输出的氢氧化锂经脱水处理，即得到电池级氢氧化锂产品。

2.根据权利要求1所述的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其特征在于所述步骤A中氯化锂溶液是利用锂辉石提炼得到氯化锂溶液，或者是通过盐湖卤水提取得到氯化锂溶液。

3.根据权利要求2所述的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其特征在于所述复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室产生的氯气和阴极室产生的氢气被输送至盐酸合成炉中合成为工业盐酸。

4.根据权利要求3所述的利用氯化锂直接电解制备电池级氢氧化锂的方法，其特征在于所述步骤D中为让阳离子交换膜阴极侧的压力比阳极侧的压力高出2200Pa—2300Pa；所述步骤E中让复极式自然循环离子膜电解槽的阳极室中和阴极室中溶液的温度为68℃—72℃。