[發明專利]一種碳酸鋰純化和納米化的方法

在審

• 申請號: 201811570688.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109553119A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 呂陽成
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;B82Y40/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種碳酸鋰純化和納米化的方法。具體步驟包括，將碳酸鋰放水中打漿，通過二氧化碳使之轉化為碳酸氫鋰并增溶，不溶性雜質被留在固相中。將上清液取出，與乙醇或乙醇水溶液在微反應器內進行快速流動混合，使碳酸氫鋰因溶劑環境突變而以納米形態析出。將固體濾出并干燥及熱分解，得到純度高于原料碳酸鋰的納米碳酸鋰產品。利用此方法制備納米碳酸鋰，不僅產品質量穩定，操作條件溫和，而且可以降低對原料純度的要求，溶劑循環量較小，具有較好的經濟性。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，涉及一種碳酸鋰純化和納米化的方法。

背景技術

碳酸鋰是鋰資源在自然界中存在最廣泛的形態之一，也是鹵水提鋰過程的主要中間產品。碳酸鋰最大的用途是作為制備含鋰材料的鋰源，是鋰離子電池產業的基礎原料。碳酸鋰的其它重要用途還包括抑制躁狂癥，改善精神分裂癥的情感障礙；用作混凝土的添加劑，改善施工性能，等等。在上述應用中，碳酸鋰的純度和粒度都是非常重要的指標。高純度和納米化的碳酸鋰一方面不會帶來副作用，一方面和其他組分的作用又更加可控和高效，無疑是一種非常理想的碳酸鋰材料。對于納米級碳酸鋰顆粒的制備，早期是使用鼓泡塔、攪拌釜等傳統反應器，采用二氧化碳或碳酸鹽和氫氧化鋰在水溶液中進行沉淀反應，通過添加表面活性劑、分散劑、鰲合劑等助劑抑制顆粒的團聚和生長。這類方法的問題在于：氫氧化鋰本身需要以碳酸鋰為原料電解制造，成本比較高，純度又較碳酸鋰低；助劑加入導致體系復雜，不僅增加成本，而且影響純度。近年來，本研究團隊發展了利用微反應器的優異傳質性能使氫氧化鋰碳化沉淀產物及碳酸鋰的溶析結晶產物納米化的方法，體系和方法簡單，避免了雜質的引入。但是，由于碳酸鋰在水中的溶解度很低，氫氧化鋰在沉淀反應環境中的溶解度也很低，兩種方法都面臨著單程產率低、單位產品的溶劑用量及循環量大、溶劑再生成本高等問題，工程應用受到制約。另外，這兩種方法并沒有除雜作用，對原料純度的要求比較高，對經濟性有進一步的影響。為此，發展對原料純度要求低、單程產率高的碳酸鋰純化與納米化方法，仍是一項有挑戰及重要意義的工作。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種碳酸鋰純化和納米化的方法。具體說，本發明通過碳化反應，將碳酸鋰轉化成就碳酸氫鋰，一方面將不溶性的雜質留在固相，一方面提高了鋰在原料溶液中的溶解度，成倍提高單程轉化的鋰元素產率；進而，利用碳酸氫鋰在水和乙醇及乙醇水溶液中溶解度的巨大差異，通過微混合快速改變溶劑環境，將碳酸氫鋰以納米顆粒的形態快速、充分地析出；利

用碳酸氫鋰易分解但不易團聚的特點，通過溫和的干燥將納米碳酸氫鋰轉化為納

米碳酸鋰并實現溶劑脫除。

本發明方法包括以下步驟：

(1)將碳酸鋰和水以一定比例混合打漿；

(2)向碳酸鋰和水漿料中通入二氧化碳或二氧化碳與惰性氣體的混合氣，直至二氧化碳與碳酸鋰充分作用后停止通氣，靜置，取出上清液；

(3)使上清液與乙醇或乙醇水溶液在微反應器內進行快速流動混合，得到混合溶液，使碳酸氫鋰因溶劑環境突變而以納米形態析出固體；

(4)過濾分離固體，在一定溫度下干燥，得到納米碳酸鋰產品。

所述碳酸鋰和水的重量比為1:(4～30)。

所述二氧化碳與惰性氣體的混合體，惰性氣體可以是氮氣或空氣，惰性氣體所占體積比例是0％-80％。

所述乙醇水溶液中乙醇的體積百分數為80％-100％。

所述混合溶液中乙醇的體積百分數為50％-90％。

所述干燥溫度為60℃到130℃。