專利名稱：碳酸鋰制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳酸鋰制備方法。
技術(shù)背景
鋰離子電池以其比能量高、功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、性能價(jià)格比高等 優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為當(dāng)今便攜式電子產(chǎn)品的可再充式電源在主要選擇對(duì)象。與此同時(shí)，為緩解環(huán) 境壓力，世界各國(guó)競(jìng)相開發(fā)電池和機(jī)械動(dòng)力并用的混合電動(dòng)汽車(HEV)，據(jù)日美歐的市場(chǎng)預(yù) 測(cè)，2010年后車用電池將以鋰離子電池為主。鋰離子電池能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化將主要取決于性 能和價(jià)格。在鋰離子電池的發(fā)展過程中，正極材料可能成為制約其大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸， 因而制得性能優(yōu)越、價(jià)格便宜的正極是鋰離子商業(yè)化進(jìn)程中的關(guān)鍵因素。
鋰離子二次電池沒有直接采用金屬鋰或鋰合金作負(fù)極，而是采用能使鋰離子嵌入 和脫嵌的碳材料作負(fù)極。為了便于區(qū)別，故把這種電池叫做鋰離子蓄電池，也稱為鋰離子二 次電池。它保持了鋰電池具有的高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。所以鋰離子二次電池一直 是人們研究的熱點(diǎn)。鋰離子二次電池的應(yīng)用市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，它在民用小電器中的應(yīng)用比例 不斷增加，可以預(yù)測(cè)這種電池市場(chǎng)的銷售額將超過其他電池，有可能占主導(dǎo)地位。
隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步和大量問世的可移動(dòng)電子設(shè)備的發(fā)展，如手機(jī)、攝像機(jī)以 及近年來(lái)出現(xiàn)的電動(dòng)汽車等，都要求有高能量、體積小、性能可靠的電源做動(dòng)力，特別是對(duì) 能量在100 150Wh/kg(能量密度在250 300Wh/L)的電池的需要越來(lái)越迫切，這種需求 為二次鋰電池的研制開發(fā)提供了切實(shí)的動(dòng)力。如果說上世紀(jì)七十年代末二次鋰電池僅是實(shí) 驗(yàn)室的產(chǎn)物，那么短短二十年以后，以金屬為負(fù)極的電池得到了迅速發(fā)展。從用于計(jì)算機(jī)存 儲(chǔ)保護(hù)的Li/MnA電池的商品化以及有軍事和民用潛力以碳插入化合物為負(fù)極，以LiCo02、 LiNiO2, LiMn2O4為正極的鋰離子二次電池和對(duì)電導(dǎo)率接近液體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)的研制 開發(fā)，二次鋰電池的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。到本世紀(jì)初，鋰離子電池與Ni/Cd、 Ni/MeH電池形成三足鼎立的局面。近十幾年來(lái)，世界各國(guó)政府都投入大量的人力、物力，投 身到這場(chǎng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中。
近十年以來(lái)鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰一直作為鋰離子蓄電池正極材料的首選，雖然 性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，隨著移動(dòng)通訊電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的飛速發(fā)展，對(duì)鋰離子蓄電池在 高循環(huán)性能、高比能量方面提出了新的要求，因此以新能源和新材料技術(shù)為背景的鋰離子 蓄電池正極材料的研究也在不斷開拓新的方向，尋求能夠降低鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰低成 本的方法，由于碳酸鋰作為生產(chǎn)鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰的主要原料，降低碳酸鋰的生產(chǎn)成 本即在一定程度上降低鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰的成本。
鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰以其良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的循環(huán)特性以及高壽命、高安 全、高環(huán)保的特性成為電池材料重點(diǎn)。此外，碳酸鋰是生產(chǎn)鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰的關(guān)鍵原 料之一。
通常，電池級(jí)碳酸鋰是用如下方法制備的將氫氧化鋰溶液與二氧化碳反應(yīng)制 得碳酸鋰，或是將工業(yè)級(jí)碳酸鋰氫化溶解，然后加熱析出提純的方法得到高級(jí)別的產(chǎn)品。該方法的主要缺陷為產(chǎn)品成本高、二氧化碳利用率低、母液無(wú)法循環(huán)利用，產(chǎn)品收率低 (85% )、物料流通量大、產(chǎn)品能耗高、物料粘壁及冒槽現(xiàn)象嚴(yán)重。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備碳酸鋰的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺 陷。
本發(fā)明的方法，包括如下步驟
(1)將原料氫氧化鋰與水混合溶解，然后加入沉淀劑，以沉淀工業(yè)級(jí)氫氧化鋰中的 鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫酸根(S042_)雜質(zhì)，分散10 20分鐘，過濾，收集氫氧化鋰濾液；
所述原料氫氧化鋰為工業(yè)級(jí)，其中，氫氧化鋰重量含量為？(99.0)%，鈣(Ca) 一般在200PRii左右，硫酸根(SO/—) IOOPRii左右；工業(yè)級(jí)單水氫氧化鋰國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 8766-2002)
權(quán)利要求
1.碳酸鋰制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將原料氫氧化鋰與水混合溶解，然后加入沉淀劑，分散，過濾，收集氫氧化鋰濾液；所述原料氫氧化鋰為工業(yè)級(jí)；(2)將二氧化碳通入水中，然后加入原料碳酸鋰，并加入沉淀劑，繼續(xù)通入二氧化碳至 溶液pH = 8 9，過濾，收集碳酸氫鋰溶液濾液；所述原料碳酸鋰為工業(yè)級(jí)；(3)將步驟( 獲得的碳酸氫鋰溶液與步驟(1)獲得的氫氧化鋰溶液混合，然后將溶液 加熱保溫；(4)將步驟(3)的產(chǎn)物固液分離，收集分離出的碳酸鋰濕料；(5)將步驟(3)(4)的產(chǎn)物真空干燥，獲得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)和步驟( 所述沉淀劑選自草 酸、草酸銨、氫氧化鋇、碳酸鋇、草酸鹽或鋇鹽中的一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，沉淀劑重量用量為原料原料碳酸鋰的 0. 1 0. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，沉淀劑重量用量為原料氫氧化鋰的0.1 0. 3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟( 獲得的碳酸氫鋰溶液與步驟 (1)獲得的氫氧化鋰溶液混合，60 70°C反應(yīng)15 30分鐘，然后將溶液加熱至90 95°C 保溫15 30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟( 的碳酸氫鋰溶液與步驟(1)的氫 氧化鋰溶液的重量比為步驟O)的碳酸氫鋰溶液步驟(1)的氫氧化鋰溶液=1 0.觀 0.四。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟(4)的產(chǎn)物真空干燥，最終干燥溫 度為130 137°C，干燥機(jī)內(nèi)部壓力為-0. 08) -0. 09Mpa，冷卻至30 !35°C，獲得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種碳酸鋰制備方法，包括如下步驟(1)將原料氫氧化鋰與水混合溶解，然后加入沉淀劑，收集氫氧化鋰濾液；原料氫氧化鋰為工業(yè)級(jí)；(2)將二氧化碳通入水中，然后加入原料碳酸鋰，并加入沉淀劑，通入二氧化碳至溶液pH＝8～9，收集碳酸氫鋰溶液濾液；原料碳酸鋰為工業(yè)級(jí)；(3)將步驟(2)獲得的碳酸氫鋰溶液與步驟(1)獲得的氫氧化鋰溶液混合，然后將溶液加熱保溫；(4)將步驟(3)的產(chǎn)物固液分離，收集分離出的碳酸鋰濕料；(5)將步驟(4)的產(chǎn)物真空干燥，獲得產(chǎn)品。本工藝較好的解決了傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，用兩種工業(yè)級(jí)原料產(chǎn)出的產(chǎn)品完全可以達(dá)到99.9％以及更高級(jí)別的指標(biāo)要求，產(chǎn)品總收率達(dá)到95％以上。
文檔編號(hào)C01D15/08GK102030346SQ200910196439
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者付文寶, 米澤華 申請(qǐng)人:上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司