[发明专利]一种磷酸二氢锂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯度磷酸二氢锂(LiH₂PO₄)的合成方法，属于无机材料制备技术领域。

背景技术

锂离子二次电池目前在移动通讯、电动工具、手提电脑等方面广泛应用，在不断提高比容量、循环性能等性能的同时，其安全性及环境友好性的也越来越受到人们的重视。采用磷酸亚铁锂作为电池的正极材料，不但具有安全、环保方面的优势，而且成本较低，具有良好的应用前景。

磷酸二氢锂是合成磷酸亚铁锂的原材料之一，磷酸亚铁锂的粒径为3～5微米，因此要求原材料的粒径越小越好。CN1800002中公开了一种合成磷酸二氢锂水溶液的方法，在氢氧化锂的水溶液中加入磷酸，边加边搅拌，至反应终点PH值为2.8～3，得磷酸二氢锂水溶液。

为得到磷酸二氢锂晶体，一般是将磷酸二氢锂水溶液通过加热蒸发大量溶剂，使溶液中析出磷酸二氢锂晶体。但是因磷酸二氢锂在100摄氏度和室温下的水溶液中的溶解度相差较小，因此晶体长大过程缓慢，先行析出的晶体容易长大，得到大颗粒的晶体，不利于形成粒径较小的磷酸二氢锂晶体。

发明内容

为减小颗粒尺寸，本发明采用萃取结晶与蒸发结晶相结合的方式，得到了粒径较小的磷酸二氢锂晶体。

一种磷酸二氢锂(LiH₂PO₄)的制备方法，在反应器中使磷酸水溶液与锂化合物水溶液进行接触反应，边反应边搅拌，至反应终点PH值为1.0～4.0，得磷酸二氢锂水溶液，其特征在于：加热浓缩磷酸二氢锂水溶液至饱和，将该水溶液加入萃取剂，搅拌，对磷酸二氢锂进行萃取结晶，过滤、烘干得到磷酸二氢锂晶体。

液-液萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。

本发明的萃取剂为溶解磷酸的溶解度与溶解磷酸二氢锂的溶解度之比1～5的溶剂。即溶解磷酸的能力要远远大于溶解磷酸二氢锂，这个值越大越好。

萃取剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、丙酮中的一种或者几种的混合。萃取剂除了可以萃取水和磷酸外，还可以溶解某些杂质，且能除去颗粒间的水，减轻水的毛细作用造成的团聚，起到了洗涤晶体的作用。

优选为乙醇，乙醇无毒，且沸点较高，容易去除，便宜易得，适合工业生产。

加热浓缩的温度为50～120℃，优选为95～105℃。此温度下，溶剂水蒸发迅速，且LiH₂PO₄不会发生分解。加热浓缩磷酸二氢锂水溶液至饱和后，对磷酸二氢锂水溶液进行保温处理，保持浓缩后的磷酸二氢锂水溶液的温度为加热浓缩的温度，保温时间为0～120min，优选为5～30min。对浓缩后的磷酸二氢锂水溶液进行保温处理，是防止磷酸二氢锂水溶液的温度快速下降，导致磷酸二氢锂的析出，这些析出的磷酸二氢锂作为晶种，导致最终在萃取剂中形成的磷酸二氢锂晶体粒径较大。

锂化合物和磷酸中所含锂离子和磷酸根的摩尔比为0.75～1.00，优选0.85，磷酸稍过量可抑制高温下副反应的发生。

磷酸二氢锂溶液中磷酸二氢锂溶液中水的重量百分含量为40.0％～99.9％，优选为44.1％～49.0％。含水量过小，不足以完全溶解磷酸二氢锂，容易发生副反应；含水量过大，后续浓缩过程能耗增加。

其中，搅拌速度为100～1500r/min，搅拌时间为15～200min。烘干温度为60～100℃，时间为1～5h。

本发明提供的高纯度LiH₂PO₄的合成方法，在饱和溶液中添加萃取剂萃取结晶，克服了蒸发结晶晶体颗粒大的缺点，并且结晶、洗涤一步完成，简化了合成步骤，有利于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1所制备的LiH₂PO₄的XRD衍射图；

图2为实施例1所制备的LiH₂PO₄的扫描电镜图，放大倍率为3000倍；

图3为实施例1所制备的LiH₂PO₄的粒度分布图；

具体实施方式