[發明專利]從工業級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法

無效

• 申請號: 200910163250.6
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101863496A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 姚耀春;楊斌;吳鑒;黃瑞安;方海升;李永梅;易惠華;秦博;馬文會;劉大春;徐寶強;戴永年
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;H01M4/58
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及一種電池級碳酸鋰的制備方法，尤其是關于一種從工業級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法。

背景技術

碳酸鋰作為制備其他鋰鹽的主要原料，是一種重要的基礎鋰鹽，長期廣泛應用于煉鋁業、玻璃業和陶瓷業中，如今又大量應用于鋰離子電池及醫藥品行業。在鋰電池工業中，鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等正極材料大多使用碳酸鋰為原料制備而成。由于生產技術和鹽湖鹵水自身的限制，初級產品大都是成本低、產量大的工業級碳酸鋰，直接以工業級碳酸鋰為原料制備電池級碳酸鋰是最經濟的方法。

目前以工業級碳酸鋰為原料制備電池級碳酸鋰的方法主要有苛化法、電解法、重結晶法、氫化沉淀法、氫化分解法等。目前較常用的方法是苛化法，氫化法。

日本專利JP57095827提到的甲酸鋰重結晶法，是將粗Li₂CO₃與高純度的甲酸反應生成HCOOLi，高溫時溶解HCOOLi后，控制適當的溫度使HCOOLi冷卻、結晶析出，而雜質離子留在溶液中，然后將HCOOLi在氨堿性溶液中通入高純CO₂氣體，得到高純的Li₂CO₃。反應過程如下：

Li₂CO₃+2HCOOH→2HCOOLi+H₂O+CO₂

2HCOOLi+CO₂→Li₂CO₃+2HCOOH

但該法使用高純CO₂，成本較高，且CO₂釋放迅速，反應不完全，致使氣體原料浪費。

日本專利JP59083930提到的尿素均相沉淀法將尿素加入到精制Li?OH溶液中，由于尿素易溶且隨溫度的升高而水解，加熱到高于80℃時尿素水解產生CO₂，進而沉淀出粒大的Li₂CO₃晶體。該方法由于CO₂釋放緩慢，反應進行的完全，能形成均相沉淀，減少了雜質離子的包夾，產品純度高，且使用尿素生產成本低。但該法使用精制LiOH為原料，又增加了生產工序和成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種從工業級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法。本發明提供的方法綜合了甲酸鋰重結晶法和尿素沉淀法的優點，汲取尿素均相沉淀法中使用尿素水解產生的CO₂作為甲酸鋰重結晶法中CO₂氣體的來源，能夠避免結晶析出過快的局部反應，生成的碳酸鋰顆粒大，不宜發生二次聚集，顆粒內不含溶液體系的雜質離子，從而提高了產品純度，有效去除雜質離子，也降低了生產成本。同時使用工業級碳酸鋰為原料，比起尿素均相沉淀法使用的精制氫氧化鋰，精簡了生產工序，降低了成本。

本發明的技術方案如下：

本發明從工業級碳酸鋰提純制備電池級碳酸鋰的方法，是將工業級碳酸鋰與水混合成漿料，勻速攪拌中逐滴添加有機酸將碳酸鋰轉化為可溶性澄清液體，再將尿素的水溶液加入其中，調節pH值至10左右，并控制溫度在80℃-100℃之間，使尿素緩慢釋放出CO₂氣體從而沉淀出碳酸鋰。

所述有機酸為甲酸，添加量應過量于化學計量關系；甲酸與碳酸鋰反應生成可溶性的甲酸鋰溶液，與尿素水解釋放出的CO₂結合生成Li₂CO₃。該反應過程可歸納如下：

Li₂CO₃+2HCOOH→2HCOOLi+H₂O+CO₂

2HCOOLi+CO(NH₂)₂+2H₂O→Li₂CO₃+2HCOONH₄