[發明專利]鋰離子電池鋰鹽或正極材料的制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 202211235797.4
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115286020B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 吳宇鵬;程俊;檀智祥;劉雅婷;陳傳林;韓恒;蘇俊;黃兵
• 申請（專利權）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01B25/30;C01G45/12;C01G51/00;C01G53/00;C01B25/45;C01D15/00;H01M10/0525;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/056;H01M4/02
• 代理公司: 廣州市科豐知識產權代理事務所(普通合伙) 44467
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于鋰離子電池領域，公開了一種鋰離子電池鋰鹽或正極材料的制備方法，包括如下步驟：步驟1：將粉末狀的含鋰的電解鋁廢渣、含可溶性鈣鹽的溶液、粉末狀且過量的氧化鈣或氫氧化鈣混合，以使反應體系的pH值在反應過程中持續穩定在9～11；攪拌反應，過濾得到沉淀和濾液；步驟2：將濾液和可溶性碳酸鹽或可溶性磷酸鹽反應，得到碳酸鋰或磷酸鋰沉淀以及母液；步驟3：將碳酸鋰或磷酸鋰沉淀洗滌后作為鋰離子電池的電解液中鋰鹽或正極材料的原材料制備得到鋰鹽或正極材料。該方法的優勢為：工藝流程短、碳酸鋰或磷酸鋰純度高、無腐蝕性氣體產生、收率高。同時，本發明還公開了一種鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體為一種鋰離子電池鋰鹽或正極材料的制備方法、鋰離子電池。

背景技術

碳酸鋰是制備鋰離子電池電解液中的鋰鹽以及正極材料中的最重要的原材料，碳酸鋰的價格近期已經逼近50萬元/噸的歷史高位，因此實現碳酸鋰的回收利用以制備電池材料是一個非常重要的方向。

現有技術中，針對鋰的回收大多純度不夠，需要進行再次提純。

在D1：文獻《電解鋁廢渣提鋰工藝研究》王建萍等人著中，記載了從電解鋁廢渣中提取鋰的方法，具體為：將電解鋁廢渣和濃硫酸加熱反應，將反應后的混合物加水溶解、過濾，加入碳酸鈉反應制得氫氧化鋁和碳酸鋰，再通入二氧化碳生成可溶性碳酸氫鋰和氫氧化鋁分離，碳酸氫鋰通過重結晶的方法得到電池級碳酸鋰；

在這個方法中存在的缺陷在于：1、流程較長；2、加酸高溫焙燒，能耗高、對設備有腐蝕、且帶入新雜質；3、加堿除雜會帶入大量鈉離子；4、浸出除雜等步驟均會損失鋰導致鋰回收率不高；5、焙燒后的原料會含有大量的酸或者游離的氟，對環境有污染，不環保。6.需要重結晶再次提純。

在D2：CN2018112007989公開了一種電解鋁廢渣中鋰的提取方法，包括如下步驟：（1）將電解鋁廢渣與濃硫酸反應，反應得到混合物A；（2）將混合物A加水溶解后過濾，得到濾液B，在濾液B中緩慢加入氧化鈣，將所得溶液過濾，得到濾渣C和濾液D；（3）濾液D加熱并蒸發濃縮，過濾后濾液進一步蒸發濃縮，得到濾液E，濾液E維持加熱狀態；（4）在濾液E中飽和碳酸鈉溶液，得到懸濁液F，將懸濁液F過濾，得到濾餅，對濾餅進行洗滌、干燥，即可得到碳酸鋰產品。

其實施例1記載：將已經去除碳和鐵的電解鋁廢渣50kg與濃硫酸100kg反應，反應溫度為250℃，反應6小時后，得到混合物A，同時采用水吸收反應產生的HF，所得HF水溶液可以用于制備冰晶石；將混合物A加500kg水溶解后過濾，得到濾液B，在濾液B中緩慢加入氧化鈣，直至溶液pH值達到7.5，將所得溶液過濾，得到濾渣C和濾液D，所得濾渣C主要成分為氫氧化鋁和硫酸鈣，氫氧化鋁可以用于制備冰晶石等副產品，硫酸鈣可用于制備石膏粉等副產品。將濾液D加熱至90℃蒸發濃縮，濃縮過程pH值升高至10.5停止，過濾去除析出的氫氧化鋁，然后繼續蒸發濃度濾液至減重到80kg，得到濾液E，濾液E維持90℃。在90℃的濾液E中加入90℃的飽和碳酸鈉溶液80kg，得到懸濁液F，將懸濁液F過濾，得到濾餅，對濾餅進行洗滌、干燥，即可得到碳酸鋰產品。濾液用于制備硫酸鈉、冰晶石等副產品，也可以回流繼續加工提取殘留鋰。

該方案存在的問題如下：

1.HF具有強腐蝕性，對設備會產生嚴重腐蝕，即使其采用水吸收HF，也無法避免在吸收之前HF對設備的腐蝕，且采用水吸收HF時反應容器需要特制；

2.其采用氧化鈣用于沉鋁，但是在后續的濾液濃縮過程中，依然有氫氧化鋁析出；

3.工藝流程過長。

為了解決以上問題，D3：CN2022107227256公開了一種鋁電解廢料的鋰鹽回收方法及回收設備，涉及鋁電解技術領域，無需焙燒、加酸或加堿，能夠簡化鋰鹽回收流程，包括：將鋁電解廢料的粉料與水和提鋰劑混合，以溶出鋰鹽，得到溶出漿液；對所述溶出漿液進行多級除雜，得到鋰鹽。