CN117735574A - 一种单水氢氧化锂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单水氢氧化锂的制备方法，包括以下步骤：1)将去离子水和碳酸锂混合浆化后，通入二氧化碳气体进行碳化处理，得到碳酸氢锂溶液；2)对所述碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到包括碳酸锂的混合物，其中，所述混合物的质量M与所述碳酸氢锂溶液的质量N满足：0.14≤M/N≤0.90；3)对所述混合物进行固液分离处理，得到精制碳酸锂和分解母液；4)对所述精制碳酸锂进行酸化处理，得到含锂溶液；5)对所述含锂溶液进行双极膜电渗析处理，得到氢氧化锂溶液；6)对所述氢氧化锂溶液进行固化处理，得到电池级单水氢氧化锂。本发明提供的单水氢氧化锂的制备方法制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种单水氢氧化锂的制备方法。
背景技术
新能源汽车产业的快速增长，使得高镍三元正极材料的需求增加，单水氢氧化锂作为高镍三元正极材料的锂源，受高镍三元正极材料的拉动，也将迎来需求爆发期。随着市场对锂电行业的要求越来越高，对单水氢氧化锂产品的性能要求也更加严格，即对单水氢氧化锂产品的纯度要求更加严苛。
现有技术中，使用碳酸锂制备单水氢氧化锂的过程中往往需要进行苛化处理，此过程中将会引入杂质离子，使得制备得到的单水氢氧化锂的纯度不高。因此，开发出一种高纯度的单水氢氧化锂的制备方法是现阶段亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种单水氢氧化锂的制备方法，用以解决单水氢氧化锂纯度不高的问题。
本发明提供一种单水氢氧化锂的制备方法，包括以下步骤：
1)将去离子水和碳酸锂混合浆化后，通入二氧化碳气体进行碳化处理，得到碳酸氢锂溶液；
2)对所述碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到包括碳酸锂的混合物，其中，所述混合物的质量M与所述碳酸氢锂溶液的质量N满足式1，
0.14≤M/N≤0.90 式1，
3)对所述混合物进行固液分离处理，得到精制碳酸锂和分解母液；
4)对所述精制碳酸锂进行酸化处理，得到含锂溶液；
5)对所述含锂溶液进行双极膜电渗析处理，得到氢氧化锂溶液；
6)对所述氢氧化锂溶液进行固化处理，得到电池级单水氢氧化锂。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述分解处理的温度为91-100℃；所述分解处理的搅拌速率为200-500rpm。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述去离子水和碳酸锂的质量比为(23-25):1。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，步骤1)中，所述碳酸锂中，碳酸锂的质量百分含量不低于99.5wt％，且钠元素的质量百分含量为0.002％-0.1％。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述电池级单水氢氧化锂中钠元素的含量≤0.005％。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述酸化处理使用盐酸或硫酸中的一种或多种；
所述盐酸或硫酸的浓度为0.1-3mol/L。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述双极膜电渗析处理时每对膜的工作电流为100-2000A/m2，工作电压为0.5-20V。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述二氧化碳的通入速率为0.02-4L/min。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，所述固化处理依次包括蒸发结晶、洗涤、离心和干燥处理；
所述干燥处理的温度为50-70℃。
如上所述的单水氢氧化锂的制备方法，利用除钠剂对所述分解母液进行除钠处理，得到回收碳酸锂并循环参与所述混合浆化；
其中，所述除钠剂包括Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.5，所述除钠处理的温度为50-80℃，时间为5-20h。
本发明提供一种单水氢氧化锂的制备方法，通过对碳酸锂浆料进行碳化处理得到碳酸氢锂溶液，再对碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到碳酸锂混合物，经固液分离得到精制碳酸锂，此过程中通过控制混合物与碳酸氢锂溶液的质量比，即控制分解处理过程中的水分蒸发率，可使得到的精制碳酸锂中的钠含量极少，再通过后续的酸化处理、双极膜电渗析处理以及固化处理，最后制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高，满足电池级单水氢氧化锂的要求，可用于制备高镍三元正极材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面对本发明实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单水氢氧化锂的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种单水氢氧化锂的制备方法的流程示意图，如图1所示，单水氢氧化锂的制备方法包括以下步骤：
1)将去离子水和碳酸锂混合浆化后，通入二氧化碳气体进行碳化处理，得到碳酸氢锂溶液；
2)对所述碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到包括碳酸锂的混合物，其中，所述混合物的质量M与所述碳酸氢锂溶液的质量N满足式1，
0.14≤M/N≤0.90 式1，
3)对所述混合物进行固液分离处理，得到精制碳酸锂和分解母液；
4)对所述精制碳酸锂进行酸化处理，得到含锂溶液；
5)对所述含锂溶液进行双极膜电渗析处理，得到氢氧化锂溶液；
6)对所述氢氧化锂溶液进行固化处理，得到电池级单水氢氧化锂。
本发明实施例中以碳酸锂为原料来制备单水氢氧化锂。在一种实施方式中，先将去离子水与碳酸锂混合形成浆化体系，然后向浆化体系中通入二氧化碳气体进行碳化处理，此过程中碳酸锂、二氧化碳和水发生反应生成碳酸氢锂，碳酸氢锂可溶于水，此步骤中得到碳酸氢锂溶液；对碳酸氢锂溶液进行分解处理，生成碳酸锂、二氧化碳和水，因碳酸锂在水中的溶解度较低，因此，得到的混合物中包括碳酸锂，M为包括碳酸锂的混合物的质量，N为碳酸氢锂溶液的质量，且满足0.14≤M/N≤0.90；对包括碳酸锂固体的混合物进行固液分离处理，得到精制碳酸锂和分解母液；对得到的精制碳酸锂进行酸化处理，即碳酸锂和酸反应生成锂盐，锂离子进入溶液中得到含锂溶液；对含锂溶液进行双极膜电渗析处理，在碱室得到氢氧化锂溶液；对氢氧化锂溶液进行固化处理，得到单水氢氧化锂，其纯度可满足电池级单水氢氧化锂的要求。
步骤1)中，先将去离子水和碳酸锂混合形成浆化体系，以便后续对碳酸锂进行碳化处理。本实施例对去离子水和碳酸锂的配比不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能使碳酸锂形成浆料可进行碳化处理即可。碳化处理步骤中，向碳酸锂浆料中通入二氧化碳气体，直至浆料中的固体碳酸锂全部溶解，以便得到碳酸氢锂溶液。具体地，通过向碳酸锂浆料中通入二氧化碳气体，可以将固体碳酸锂转化为碳酸氢锂的形式，碳酸氢锂可溶于水，使锂离子进入液相，而碳酸锂中的钙、镁等多价离子可在碳酸锂生产工艺中轻易分离和除杂，因钠离子与锂离子的性质相似，其与锂离子共同存在于溶液中。根据本发明的具体实施例，可以在20-30℃下向碳酸锂浆料中通入二氧化碳气体。发明人发现，在一定温度范围内，升高温度有利于提高反应速率，但由于碳酸锂和二氧化碳溶解度随温度的升高而减小，升高温度反而使反应速率降低。
步骤2)中，将步骤1)中得到的碳酸氢锂溶液进行分解处理，以便得到包括碳酸锂的混合物。具体地，通过分解处理，可以使溶解于液相中的碳酸氢锂分解为碳酸锂、二氧化碳和水。在分解处理过程中可以对反应液进行持续搅拌，以帮助二氧化碳气体排出，防止反应液溢出，且可对生成的二氧化碳气体进行收集，返回碳化处理步骤中进行循环使用。分解处理过程中会伴随有水分的蒸发，M为包括碳酸锂的混合物的质量，N为碳酸氢锂溶液的质量，当M和N之间的关系满足0.14≤M/N≤0.90时，可认为分解过程中水分的蒸发率在一个适当的范围，可实现大部分钠离子存在于溶液中，而分解得到的碳酸锂中的钠离子含量极少。本实施例中，对分解处理的条件不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能使碳酸氢锂完全分解，得到包括碳酸锂的混合物即可。
步骤3)中，对步骤2)中得到的混合物，即含碳酸锂的混合物进行固液分离，以便得到精制碳酸锂和分解母液。因步骤2)中对混合物的质量和碳酸氢锂溶液的质量之间的关系进行了限定，即控制了分解过程中的水分蒸发率，使钠离子按一定比例分配于碳酸锂和分解母液中，通过固液分离可将大部分钠离子富集于分解母液中，而精制碳酸锂中的钠离子含量极少，且分解母液中还包括碳酸根离子和部分溶解到母液中的锂离子。本实施例中，对固液分离处理的方法不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够实现精制碳酸锂和分解母液的分离即可。可选地，固液分离处理采用压滤、抽滤以及离心分离方法中的一种或多种。
步骤4)中，对步骤3)中得到的精制碳酸锂进行酸化处理，以便得到含锂溶液。因精制碳酸锂在水中的溶解度极低，将精制碳酸锂进行酸化处理后，可生成锂盐，使锂离子溶于溶液中，得到含锂溶液，以便进行后处理得到单水氢氧化锂，此外，含锂溶液中还包括酸根离子，例如，氯离子或硫酸根离子。因进行酸化处理使用的酸中含有少量杂质钠，只要能够与精制碳酸锂反应，得到含锂溶液即因此，此步骤中得到的含锂溶液中会引入部分钠离子。本实施例中，对进行酸化处理使用的酸不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
步骤5)中，对步骤4)中得到的含锂溶液进行双极膜电渗析处理，使含锂溶液中的锂离子完全转化为氢氧化锂，得到氢氧化锂溶液，酸根离子转化为相应的酸，即得到碱液氢氧化锂溶液和酸液，当碱液和酸液积累到一定程度时，分别收集碱液和酸液，对碱液进行固化处理制备单水氢氧化锂，酸液可返回酸化处理步骤进行循环使用。
本实施例中的双极膜电渗析处理可使用双极膜电渗析装置实现，双极膜电渗析装置包括双极膜、阴离子交换膜以及阳离子交换膜，构成盐室、酸室和碱室。即阴离子交换膜和阳离子交换膜形成盐室，阳离子交换膜和双极膜形成碱室，阴离子交换膜和双极膜形成酸室。本实施例中在盐室输入含锂溶液，含锂溶液中锂离子通过阳离子交换膜进入碱室，生成氢氧化锂，酸根离子通过阴离子交换膜进入酸室，生成相应的酸，最终在碱室输出氢氧化锂溶液，在酸室输出酸液，再对氢氧化锂溶液进行固化处理，得到单水氢氧化锂固体。本实施例对双极膜、阴离子交换膜以及阳离子交换膜的材质不做特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的双极膜、阴离子交换膜以及阳离子交换膜的材质即可，例如，有机聚合物、无机材料以及复合材料等。
能够理解，双极膜电渗析技术是电渗析技术中的一种，双极膜电渗析技术可以将对应的盐转化成酸和碱。本实施例中，碱室输出氢氧化锂溶液，酸室输出酸液是一个富集的过程。最初，碱室和酸室的导电液均为去离子水，导电性比较差，碱室输出氢氧化锂溶液，酸室输出酸液的速度较慢，随着氢氧化锂溶液和酸液的增多，碱室的导电液变为氢氧化锂溶液，酸室的导电液变为酸液，可进一步促进氢氧化锂和酸的生成。当碱室输出的氢氧化锂溶液达到一定浓度时，导出氢氧化锂溶液，使碱室的氢氧化锂溶液的质量浓度保持在适宜范围，例如0.01％-10％；同样的，当酸室的酸液达到一定浓度时，导出酸液，使酸室的酸液浓度保持在适宜范围，例如0.01％-10％。对导出的氢氧化锂溶液进一步固化处理，得到单水氢氧化锂，导出的酸液可进行回收再利用，用于对碳酸锂的酸化处理。双极膜电渗析装置的使用可使输入盐室的含锂溶液中的锂离子基本上完全通过阳离子交换膜进入碱室，转化为氢氧化锂，盐室中基本不会有锂离子的剩余，因此，锂的收率较高。
步骤6)中，对步骤5)中得到的氢氧化锂溶液进行固化处理，使氢氧化锂溶液中的锂以单水氢氧化锂的形式存在，且最后得到的单水氢氧化锂的纯度较高，其钠离子含量极低，可满足电池级单水氢氧化锂(GB/T 26008-2020)中LiOH-H2O-D1要求，即钠的含量≤0.005％。本实施例中，对固化处理的方法不作特别限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够实现将氢氧化锂溶液进行固化，得到高纯度的单水氢氧化锂即可。
本实施例通过对碳酸锂浆料进行碳化处理得到碳酸氢锂溶液，再对碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到碳酸锂混合物，经固液分离得到精制碳酸锂，此过程中通过控制混合物与碳酸氢锂溶液的质量比，即控制分解处理过程中的水分蒸发率，可使得到的精制碳酸锂中的钠含量极少，再通过后续的酸化处理、双极膜电渗析处理以及固化处理，最后制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高，满足电池级单水氢氧化锂的要求。
在本发明的一些实施方式中，所述分解处理的温度为70-100℃；所述分解处理的搅拌速率为200-500rpm。
能够理解，上述对碳酸氢锂溶液的分解处理可通过控制适宜的温度和搅拌速率来实现，本实施例中控制分解处理的温度为70-100℃，搅拌速率为200-500rpm。
在一种实施方式中，分解处理的温度可以为40-200℃，优选地，为70-100℃；搅拌速率为100-1000rpm，优选地，为200-500rpm。发明人发现，分解处理温度过低，精制碳酸锂产率低，随着温度升高，产率逐渐提高，这主要是由于碳酸氢锂的分解是一个吸热反应，此外碳酸锂的溶解度随温度的升高而降低，温度越高越有利于碳酸锂产率的增加，但温度过高会导致精制碳酸锂中杂质浓度的升高，且温度超过100℃会导致反应异常剧烈，放出大量的二氧化碳气体，易发生冒槽事故。同时，分解处理过程中适宜的搅拌速率，可帮助二氧化碳气体排出，防止反应液溢出，也可促进溶液中热量的散失，防止局部过热导致反应异常及设备损坏。完成分解处理过程的时间在0.1-2h。
本实施例通过控制分解处理的温度和搅拌速率在一个适宜的范围内，可提高精制碳酸锂的收率，也可避免因局部过热导致反应异常及设备损坏。
在本发明的一些实施方式中，所述去离子水和碳酸锂的质量比为(23-25):1。
在一种实施方式中，可以控制去离子水和碳酸锂的质量比为(10-50):1，优选地，质量比为(20-25):1，以更好对碳酸锂进行浆化。可选的，去离子水与碳酸锂粗品的固液比可以为20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1之间的任一值。
发明人发现，当碳酸锂粗品质量固定时，随着去离子水量的增加，虽然碳酸锂浆料与二氧化碳接触的时间更长，接触面积增加，反应更完全，但由于溶解一定量的碳酸锂粗品所需的去离子水量是固定的，去离子水量超过一定限度后反应速率不会继续增加，相反会造成后续碳酸氢锂溶液热解过程中能耗的增加。因此，本实施例控制去离子水和碳酸锂的质量比为(20-
25):1。
本实施例中控制去离子水和碳酸锂的质量比为(20-25):1，可使碳酸锂更好地被浆化，方便后续对碳酸锂进行碳化处理。
在本发明的一些实施方式中，步骤1)中，所述碳酸锂中，碳酸锂的质量百分含量不低于99.5wt％，且钠元素的质量百分含量为0.002％-0.1％。
能够理解，为了保证制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高，尤其是钠离子的含量≤0.005％，需要使原料碳酸锂的纯度保持在一定范围内。本实施例中控制碳酸锂的质量百分含量不低于99.5wt％，且钠元素的质量百分含量为0.002％-0.1％，可使以上述碳酸锂为原料通过本发明提供的制备方法制备得到的单水氢氧化锂的纯度都满足电池级单水氢氧化锂的要求，保证产品质量的稳定性。同时，在生产过程中可避免原料中杂质过多，因除杂而影响生产效率，另外，纯度较高的原料也可以增加生产过程的稳定性。
本实施例中控制原料碳酸锂的纯度可保证产品质量的稳定性，且可提高生产效率。
在本发明的一些实施方式中，所述电池级单水氢氧化锂中钠元素的含量≤0.005％。
本实施例中控制电池级单水氢氧化锂中钠元素的含量≤0.005％，满足电池级单水氢氧化锂(GB/T 26008-2020)中LiOH-H2O-D1要求，即单水氢氧化锂的纯度较高，可作为制备锂离子电池中的高镍三元正极材料的锂源使用。
在本发明的一些实施方式中，所述酸化处理使用盐酸或硫酸中的一种或多种；
所述盐酸或硫酸的浓度为0.1-3mol/L。
能够理解，对精制碳酸锂进行酸化处理时，可选择使用盐酸或硫酸中的一种或多种，使锂元素生成可溶性锂盐溶于溶液中，即使用盐酸对精制碳酸锂进行酸化处理，得到氯化锂、二氧化碳和水，使用硫酸对精制碳酸锂进行酸化处理，得到硫酸锂、二氧化碳和水，氯化锂和硫酸锂均是可溶于水的锂盐，溶于水中均可得到含锂溶液。
本实施例中盐酸的浓度可以为0.1-12mol/L，优选地，浓度为0.1-3mol/L，硫酸的浓度可以为0.1-18mol/L，优选地，浓度为0.1-3mol/L。
本实施例中使用盐酸或硫酸中的一种或多种对精制碳酸锂进行酸化处理，并限定盐酸或硫酸的浓度为1.5-3mol/L，可使后续双极膜电渗析处理得到的酸液直接返回酸化处理步骤循环使用，而不需要进行浓缩等后处理。
在本发明的一些实施方式中，所述双极膜电渗析处理时每对膜的工作电流为100-2000A/m2，工作电压为0.5-20V。
能够理解，双极膜电渗析处理过程需要通过电解水生成氢离子和氢氧根离子，氢离子在酸室与氯离子或硫酸根离子结合生成盐酸或硫酸；氢氧根离子在碱室与锂离子结合生成氢氧化锂。
本实施例中控制双极膜电渗析处理时每对膜的工作电流为100-2000A/m2，工作电压为0.5-20V，在一个适宜的范围内。通过控制工作电流和工作电压，可以调节电渗析过程中的离子迁移速率和电解水的速率，增加离子迁移的稳定性，从而提高电渗析处理的效率。也可以避免因电流过大产生的极化效应，例如浓差极化，造成盐室中的锂离子未完全进入碱室，生成氢氧化锂，而造成锂元素的收率下降。另外，过高的电压和电流可能导致设备过热，缩短设备使用寿命，造成设备的损坏，控制双极膜电渗析处理的工作电流和工作电压在适宜的范围，也可保护设备，延长设备使用寿命。
本实施例中通过控制双极膜电渗析的处理的工作电压和工作电流在适宜的范围，可提高双极膜电渗析处理的效率，提高氢氧化锂的收率，也可起到保护设备的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述二氧化碳的通入速率为0.02-4L/min。
本实施例中控制二氧化碳的通入量二氧化碳的通入速率为0.02-4L/min，在一个适宜的范围内，可适当控制反应生成速率，使碳化处理过程反应更充分，从而使浆化体系中的碳酸锂均转变成碳酸氢锂而存在于溶液中，可提高后续锂的收率。
本实施例通过控制二氧化碳的通入速率，可使碳化处理过程反应更充分，碳酸锂均转变成碳酸氢锂，可提高锂的收率。
在本发明的一些实施方式中，所述固化处理依次包括蒸发结晶、洗涤、离心和干燥处理；
所述干燥处理的温度为50-70℃。
本实施例中对双极膜电渗析处理得到的氢氧化锂溶液进行蒸发结晶处理，以便得到单水氢氧化锂湿粗品。然后使用去离子水进行洗涤，可洗去单水氢氧化锂湿粗品表面的杂质，尤其是钠元素，此步骤可进一步实现对钠元素进行除杂处理。对洗涤后的单水氢氧化锂湿粗品进行离心处理，可将洗涤使用的大部分去离子水与单水氢氧化锂湿粗品分离，使钠元素等杂质留在去离子水中。再对单水氢氧化锂湿粗品进行干燥处理，以便得到纯度较高的单水氢氧化锂产品。
根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在50-70℃的温度下完成。发明人发现，通过在50-70℃下干燥，可以避免单水氢氧化锂产品中结晶水的变化，从而进一步提高单水氢氧化锂产品的品质，干燥温度过低，会使得产品中的残留水蒸发过慢，效率低；干燥温度过高，则会造成单水氢氧化锂产品结晶水丢失。
本实施例中对氢氧化锂溶液依次进行蒸发结晶、洗涤、离心和干燥处理，并控制干燥处理的温度为50-70℃，可使最终得到的单水氢氧化锂的纯度较高。
在本发明的一些实施方式中，利用除钠剂对所述分解母液进行除钠处理，得到回收碳酸锂并循环参与所述混合浆化；
其中，所述除钠剂包括Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.5，所述除钠处理的温度为50-80℃，时间为5-20h。
本实施例对得到的分解母液中加入除钠剂进行除钠处理，然后再对分解母液中的碳酸锂进行回收，并且将回收得到的碳酸锂返回混合浆化处理过程中循环使用去制备单水氢氧化锂，可达到节约原料的目的。
根据本发明的具体实施例，除钠剂可以是Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.5，除钠处理可以在50-80℃下处理5-20h完成。发明人发现，除钠剂Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.5，的晶型为体心立方，内部互相交互连接形成三维的离子通道，锂离子可以在离子通道间迁移，通过锂离子和钠离子的相互交换，实现钠离子的去除。除钠处理的温度为50-80℃，优选为60-70℃，处理时间为5-20h，优选为10-16h，可保证锂离子和钠离子的充分相互交换，从而实现除钠的目的。
本实施例通过在分解母液中加入除钠剂并控制除钠处理的条件，可提升除钠处理的效果，使回收得到的碳酸锂纯度较高，循环参与到混合浆化步骤中，使最终制得的单水氢氧化锂的纯度较高。
以下，结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例的单水氢氧化锂的制备方法包括以下步骤：
1)分别称取10g碳酸锂(碳酸锂含量为99.7wt％，钠含量为0.02％)和250g去离子水，加入反应釜中混合成浆料，向反应釜中通入二氧化碳气体，通入速率为0.1L/min，得到碳酸氢锂溶液，称量碳酸氢锂溶液的质量为266g；
2)在分解温度为95℃下加热碳酸氢锂溶液，搅拌速率为300rpm，有白色粉末状碳酸锂析出，得到含碳酸锂的混合物，称量该混合物的质量为120g；
3)对碳酸锂的混合物进行离心分离，得到精制碳酸锂和分解母液；
4)将0.15L 2mol/L的盐酸(钠含量为0.5mg/L)与精制碳酸锂混合搅拌发生酸化反应，得到氯化锂溶液；
5)将氯化锂溶液进行双极膜电渗析处理，每对膜的工作电流为900A/m2，电压为3V，在碱室得到氢氧化锂溶液；
6)再将氢氧化锂溶液进行蒸发结晶、洗涤、离心，60℃下干燥后，得到单水氢氧化锂，测试其钠含量为0.0030％，满足电池级单水氢氧化锂(GB/T26008-2020)中LiOH-H2O-D1要求(Na≤0.005％)；
7)向上述分解母液中加入10g除钠剂Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3，在60℃下反应10h，然后经过滤，蒸发结晶，干燥，得到回收碳酸锂，检测其纯度为99.5wt％，可返回步骤1)中进行循环使用。
此过程锂的收率为单水氢氧化锂中的锂和回收碳酸锂中的锂减去除钠剂带入的锂与形成浆料时使用的碳酸锂中的锂的质量比。
实施例2-5
实施例2-5与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于碳酸锂混合物的质量与碳酸氢锂溶液的质量比不同，具体的参数见表1。
表1
实施例6-11
实施例6-11与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于分解处理的温度和搅拌速率不同，具体的参数见表2。
表2
实施例12-15
实施例12-15与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于去离子水与碳酸锂的质量比不同，具体的参数见表3。
表3
实施例16-19
实施例16-19与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于步骤1)中加入的碳酸锂中碳酸锂和钠的含量不同，具体的参数见表4。
表4
实施例20-23
实施例20-23与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于加入的酸的种类和浓度不同，具体的参数见表5。
表5
实施例24-29
实施例24-29与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于双极膜电渗析处理的工作电压和工作电流不同，具体的参数见表6。
表6
实施例30-35
实施例30-35与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于二氧化碳通入速率和氢氧化锂溶液的干燥温度不同，具体的参数见表7。
表7
实施例36-41
实施例36-41与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于除钠处理的温度和时间不同，具体的参数见表8。
表8
对比例1-2
对比例1-2与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在碳酸锂混合物的质量与碳酸氢锂溶液的质量比不满足式1，具体的参数见表9。
表9
从实施例1与对比例1-2的对比可看出，本发明通过控制碳酸锂混合物与碳酸氢锂溶液的质量比，可使制得的单水氢氧化锂的纯度较高，满足电池级单水氢氧化锂的要求。
对比例3
对比例3与实施例1的单水氢氧化锂的制备方法相同，不同之处在于步骤4)和5)的操作不同，本对比例中步骤4)和5)的具体操作为：
4)在精制碳酸锂中加入石灰乳，在温度为92℃，pH为14的条件下对精制碳酸锂进行苛化处理1h，得到氢氧化锂溶液；
5)在上述氢氧化锂溶液中加入阳离子交换树脂D401，以对氢氧化锂溶液进行除杂，得到精制氢氧化锂溶液。具体的参数见表10。
表10
从实施例1与对比例3的对比可看出，本发明提供的单水氢氧化锂的制备方法制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高，可满足电池级单水氢氧化锂的要求。
结合表9和表10可知，与对比例相比，本发明提供的单水氢氧化锂的制备方法制备得到的单水氢氧化锂的纯度较高，可满足电池级单水氢氧化锂的要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将去离子水和碳酸锂混合浆化后，通入二氧化碳气体进行碳化处理，得到碳酸氢锂溶液；
2)对所述碳酸氢锂溶液进行分解处理，得到包括碳酸锂的混合物，其中，所述混合物的质量M与所述碳酸氢锂溶液的质量N满足式1，
0.14≤M/N≤0.90 式1；
3)对所述混合物进行固液分离处理，得到精制碳酸锂和分解母液；
4)对所述精制碳酸锂进行酸化处理，得到含锂溶液；
5)对所述含锂溶液进行双极膜电渗析处理，得到氢氧化锂溶液；
6)对所述氢氧化锂溶液进行固化处理，得到电池级单水氢氧化锂。
2.根据权利要求1所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述分解处理的温度为70-100℃；所述分解处理的搅拌速率为200-500rpm。
3.根据权利要求1或2所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述去离子水和碳酸锂的质量比为(20-25):1。
4.根据权利要求3所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述碳酸锂中，碳酸锂的质量百分含量不低于99.5wt％，且钠元素的质量百分含量为0.002％-0.1％。
5.根据权利要求4所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述电池级单水氢氧化锂中钠元素的含量≤0.005％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述酸化处理使用盐酸或硫酸中的一种或多种；
所述盐酸或硫酸的浓度为0.1-3mol/L。
7.根据权利要求1-6任一项所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述双极膜电渗析处理中每对膜的工作电流为100-2000A/m2，工作电压为0.5-20V。
8.根据权利要求1-7任一项所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳的通入速率为0.02-4L/min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，所述固化处理依次包括蒸发结晶、洗涤、离心和干燥处理；
所述干燥处理的温度为50-70℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的单水氢氧化锂的制备方法，其特征在于，利用除钠剂对所述分解母液进行除钠处理，得到回收碳酸锂并循环参与所述混合浆化；
其中，所述除钠剂包括Li1+xAlxGe2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.5，所述除钠处理的温度为50-80℃，时间为5-20h。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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