[發明專利]一種從鹽湖鹵水中提取鋰制備鋰電池正極材料的方法

在審

• 申請號: 201810367740.7
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108598465A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及從鹽湖鹵水中提取鋰制備鋰電池正極材料的制備方法，將鹽湖原水進行二次納濾過濾，第一次過濾，去除離子直徑在0.1nm的鈣離子、鈉離子、氯離子；第二次過濾，攔截離子直徑在0.072?0.076nm的鋰離子、鎂離子；將攔截的鎂鋰濃縮液干燥，然后分散在鋰電池常規電解液中，形成高濃度電解液；將鎳鈷錳酸鋰晶體脫鋰，在電勢作用下快速在電解液中吸附鋰，干燥、燒制，得到鎳鈷錳酸鋰三元電極材料。本發明將鎳鈷錳酸鋰晶體脫鋰作為吸附劑，不但吸鋰穩定，而且直接作為正極材料，無需再次脫鋰，避免了多次脫鋰溶損的問題，簡化了鋰的提取和使用工序，集鋰提取與應用于一體，實現了鋰的高效利用。

技術領域

本發明涉及鋰電池電極材料技術領域，具體涉及從鹽湖鹵水中提取鋰制備鋰電池正極材料及制備方法。

背景技術

鋰離子電池和傳統的蓄電池比較起來，不但能量更高，放電能力更強，循環壽命更長，而且其儲能效率能夠超過90%,以上特點決定了鋰離子電池在電動汽車、存儲電源等方面極具發展前景。決定鋰離子動力電池成本和性能的關鍵在于材料，鋰離子動力電池的材料決定了電動汽車的發展路線和運行模式。因此，突破鋰離子動力電池的瓶頸問題，關鍵在于材料問題的解決。

目前商業化的鋰離子電池目前主要采用LiCoO2作為正極材料，但LiCoO2存在安全性和耐過充性問題，Co屬于稀有資源，價格昂貴，且金屬鈷容易對環境造成污染。而LiNiO2的穩定性差，容易引起安全問題，需在氧氣氣氛下合成，并且容易發生陽離子混排和生成非化學計量比結構化合物。LiMn2O4在循環過程中容易發生晶型轉變以及錳離子的溶解，導致電池容量衰減。鎳鈷錳酸鋰（LiNixCoyMn1-x-yO2）是目前最主流的三元電池材料，也被認為是未來的發展趨勢。其以鈷鹽、錳鹽、鎳鹽為原料，通過調配鈷、錳、鎳三者的比例，來獲得不同的電極特性。高鎳三元材料由于鎳元素比例的提高，從333、532，到622、711到811（鎳、鈷、錳三者的比例），在比能量、低溫性能、倍率放電性能上有更大的優勢。近年隨著研發的投入，高鎳三元材料己成為電池產業發展的重點之一。

目前，高鎳三元正極材料還存在加工性能不好，存在不可逆反應，高溫循環性能差等問題。由于Li+和Ni2+半徑相近，Ni2+容易占據Li+位，造成離子混排，導致活性鋰減少和容量降低，PH值和表面殘鋰偏高，影響材料加工性能，難以和漿涂布。在高溫條件下，會被HF等腐蝕，破壞界面結構，進而導致金屬Ni、Co、Mn在電解液中的溶解，造成容量的衰減。

目前市面上主流電動車都是以鋰電池作為驅動電池，因此，充足的鋰資源對于新能源汽車產業的發展至關重要。早期的鋰大都是從含鋰礦石中提取, 但隨著含鋰礦石的日益減少, 品位逐漸下降, 鹽湖鋰成為主要的鋰資源。

盡管在儲量上，我國鹽湖鋰具有一定優勢，但在鹽湖水質量上，卻并不理想，除西藏扎布耶鹽湖的Li 含量較高，Mg/Li 比較低外，青海鹽湖水不但Li 含量低，且Mg/Li 比特別高，給提取鋰造成了很多困難。特別是低成本規模化從鹽湖提煉鋰還存在諸多技術障礙。

目前已有技術人員利用無機吸附劑從鹽湖水中選擇性吸附鋰，突破了鎂鋰比高的技術瓶頸，但在實踐中，解吸液鋰濃度仍偏低，故后續需要復雜的滲透膜處理、對鋰進行濃縮處理、再沉淀碳酸鋰等。工藝繁雜，而且吸附劑多次循環溶損較大，造成提煉鋰成本升高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供從鹽湖鹵水中提取鋰制備鋰電池正極材料的方法，解決了現有吸附劑溶損率高，吸附劑成本高的缺陷。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

從鹽湖鹵水中提取鋰制備鋰電池正極材料的方法，將鹽湖鹵水進行二次納濾過濾得到鎂鋰濃縮液干燥，然后分散在鋰電池的電解液中形成高濃度電解液；將鎳鈷錳酸鋰晶體脫鋰，在電勢作用下快速在電解液中吸附鋰，得到鎳鈷錳酸鋰三元電極材料；具體包括如下步驟：