CN111333087A - 一种氢氧化锂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工领域，涉及锂电领域，具体涉及一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氯化锂加入至无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液；步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热3‑5h，得到氢氧化锂颗粒。本发明解决了现有氢氧化锂工艺锂离子回收困难的问题，利用氢氧化锂的不溶性与热稳定性，辅以过滤与加热方式，实现了氢氧化锂的高效除杂。

Description

一种氢氧化锂的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及锂电领域，具体涉及一种氢氧化锂的制备方法。
背景技术
目前，以氯化锂为原料制备氢氧化锂的方法是碳酸锂苛化法，该方法是向氯化锂溶液中加入碳酸钠，沉淀出碳酸锂；再将石灰乳与碳酸锂混合可得到浓度约3.5％的氢氧化锂溶液，除去不溶性的残渣后将母液减压浓缩、结晶、干燥得到氢氧化锂产品。该工艺目前较为成熟，目前制备氢氧化锂基本都是采用该方法。然而，该技术采用碳酸钠沉锂、氢氧化钙苛化的工艺，流程长、能耗大、成本高、转化率低；苛化后的渣中锂的残留量较大，得到的氢氧化锂中含钙量高，不能应用于锂电池正极材料中。
为解决这一问题，公开号为CN109592699A的中国发明专利噶开了一种电池级氢氧化锂的制备方法，包括将含氯化锂的卤水与碱液进行反应沉锂，得到氢氧化锂粗品和沉锂母液；对氢氧化锂粗品依次进行第一次洗涤、蒸发结晶、第二次洗涤、干燥，得到电池级氢氧化锂。利用本发明提供的方法能够制备纯度满足要求的电池级氢氧化锂，尤其是氯离子含量很低。
然而，氢氧化锂本身溶于水中，虽然能够回收的方式将锂离子大量回收，但是依然会造成氢氧化锂的产率下降。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供本发明解决了现有氢氧化锂工艺锂离子回收困难的问题，利用氢氧化锂的不溶性与热稳定性，辅以过滤与加热方式，实现了氢氧化锂的高效除杂。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液，所述氯化锂在无水乙醇中的浓度为200-250g/L,所述低温搅拌的温度为5-15℃,搅拌速度为1000-2000r/min；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；所述一水合氨的滴加速度为10-20g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的120-150％，所述低温搅拌的温度为1-5℃，搅拌速度为1000-2000r/min；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热3-5h，得到氢氧化锂颗粒；恒温过滤的温度为1-5℃，烘干温度为80-100℃，所述恒温加热的温度为150-300℃。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有氢氧化锂工艺锂离子回收困难的问题，利用氢氧化锂的不溶性与热稳定性，辅以过滤与加热方式，实现了氢氧化锂的高效除杂。
2.本发明利用无水乙醇的重复利用能够实现了氢氧化锂的高效制备，辅以氨气的回收重新利用，大大减少了污染排放。
具体实施方式
结合实施例详细说明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液，所述氯化锂在无水乙醇中的浓度为200-250g/L,所述低温搅拌的温度为5-15℃,搅拌速度为1000-2000r/min,低温搅拌的方式将氯化锂溶解在无水乙醇内,基于氯化锂与无水乙醇的溶解性,能够形成稳定且均一的氯化锂乙醇液，且该浓度的氯化锂乙醇液靠近氯化锂饱和乙醇液；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；所述一水合氨的滴加速度为10-20g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的120-150％，所述低温搅拌的温度为1-5℃，搅拌速度为1000-2000r/min；一水合氨在乙醇中具有良好的溶解性，同时一水合氨本质上是氢氧化铵结构，带有氢氧根，与乙醇溶液中的锂离子形成结合，转化氢氧化锂结构，基于氢氧化锂在无水乙醇属于微溶，在一水合氨过量的情况下，氯化锂完全转化为氢氧化锂，并形成氢氧化锂沉淀；作为产物之一的氯化铵同样微溶于乙醇，带来氯化铵沉淀，故此，该悬浊液是以氯化铵和氢氧化锂为沉淀的乙醇液；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热3-5h，得到氢氧化锂颗粒；恒温过滤的温度为1-5℃，烘干温度为80-100℃，所述恒温加热的温度为150-300℃；在低温条件下能够尽量减少无水乙醇对氢氧化锂和氯化铵的溶解度，趁着低温对悬浊液过滤能够将氢氧化锂和氯化铵混合沉淀，滤液为含有氢氧化锂和氯化铵的乙醇液，该乙醇液能够用于步骤1，利用该滤液直接溶解氯化锂，利用本身残留饱和的氢氧化锂和氯化铵体系，能够有效的提升第二次氢氧化锂的产率；氮气环境下恒温加热，能够将氯化铵转化为气体，达到快速分离的效果，能够快速降低氢氧化锂内的杂质含量，提升氢氧化锂的浓度，氯化铵形成气体可以回收氨气，并转化为一水合氨，用于步骤2中，从而实现了一水合氨的循环使用，减少了排放量，恒温加热的过程中，氯化铵在100℃以上就会产生大量的气体，能够达到缓慢分解的效果，一般来说温度控制在300℃较为合适，通过缓慢释放的方式确保氢氧化锂分开，不会形成大量曝气，不会产生氢氧化锂的曝气分散。
实施例1
一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至1L无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液，所述氯化锂在无水乙醇中的浓度为200g/L,所述低温搅拌的温度为5℃,搅拌速度为1000r/min；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；所述一水合氨的滴加速度为10g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的120％，所述低温搅拌的温度为1℃，搅拌速度为1000r/min；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热3h，得到氢氧化锂颗粒；恒温过滤的温度为1℃，烘干温度为80℃，所述恒温加热的温度为150℃。
本实施例的首次氢氧化锂的产率为78.4％，纯度为99.8％；第二次氢氧化锂的产率为98.4％，纯度为99.91％，第二十次后氢氧化锂的产率为98.5％，纯度为99.93％。
实施例2
一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至1L无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液，所述氯化锂在无水乙醇中的浓度为250g/L,所述低温搅拌的温度为15℃,搅拌速度为2000r/min；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；所述一水合氨的滴加速度为20g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的150％，所述低温搅拌的温度为5℃，搅拌速度为2000r/min；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热5h，得到氢氧化锂颗粒；恒温过滤的温度为5℃，烘干温度为100℃，所述恒温加热的温度为300℃。
本实施例的首次氢氧化锂的产率为80.2％，纯度为99.89％；第二次氢氧化锂的产率为98.9％，纯度为99.91％，第二十次后氢氧化锂的产率为99.1％，纯度为99.92％。
实施例3
一种氢氧化锂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至1L无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液，所述氯化锂在无水乙醇中的浓度为230g/L,所述低温搅拌的温度为10℃,搅拌速度为1500r/min；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；所述一水合氨的滴加速度为15g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的140％，所述低温搅拌的温度为3℃，搅拌速度为1500r/min；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热4h，得到氢氧化锂颗粒；恒温过滤的温度为3℃，烘干温度为90℃，所述恒温加热的温度为1300℃。
本实施例的首次氢氧化锂的产率为78.9％，纯度为99.90％；第二次氢氧化锂的产率为98.8％，纯度为99.91％，第二十次后氢氧化锂的产率为99.2％，纯度为99.93％。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有氢氧化锂工艺锂离子回收困难的问题，利用氢氧化锂的不溶性与热稳定性，辅以过滤与加热方式，实现了氢氧化锂的高效除杂。
2.本发明利用无水乙醇的重复利用能够实现了氢氧化锂的高效制备，辅以氨气的回收重新利用，大大减少了污染排放。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氢氧化锂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，将氯化锂加入至无水乙醇中低温搅拌得到氯化锂乙醇液；
步骤2,将一水合氨缓慢滴加至氯化锂乙醇液,同时低温搅拌均匀,形成悬浊液；
步骤3，将悬浊液恒温过滤，烘干得到混合沉淀，然后将混合沉淀放入至反应釜中，氮气环境下恒温加热3-5h，得到氢氧化锂颗粒。
2.根据权利要求1所述的氢氧化锂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的氯化锂在无水乙醇中的浓度为200-250g/L,所述低温搅拌的温度为5-15℃,搅拌速度为1000-2000r/min。
3.根据权利要求1所述的氢氧化锂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的一水合氨的滴加速度为10-20g/min，所述一水合氨的加入量是氯化锂摩尔量的120-150％，所述低温搅拌的温度为1-5℃，搅拌速度为1000-2000r/min。
4.根据权利要求1所述的氢氧化锂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中恒温过滤的温度为1-5℃，烘干温度为80-100℃，所述恒温加热的温度为150-300℃。
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