[发明专利]从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池级碳酸锂的制备方法，尤其是关于一种从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法。

背景技术

碳酸锂作为制备其他锂盐的主要原料，是一种重要的基础锂盐，长期广泛应用于炼铝业、玻璃业和陶瓷业中，如今又大量应用于锂离子电池及医药品行业。在锂电池工业中，钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等正极材料大多使用碳酸锂为原料制备而成。由于生产技术和盐湖卤水自身的限制，初级产品大都是成本低、产量大的工业级碳酸锂，直接以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂是最经济的方法。

目前以工业级碳酸锂为原料制备电池级碳酸锂的方法主要有苛化法、电解法、重结晶法、氢化沉淀法、氢化分解法等。目前较常用的方法是苛化法，氢化法。

日本专利JP57095827提到的甲酸锂重结晶法，是将粗Li₂CO₃与高纯度的甲酸反应生成HCOOLi，高温时溶解HCOOLi后，控制适当的温度使HCOOLi冷却、结晶析出，而杂质离子留在溶液中，然后将HCOOLi在氨碱性溶液中通入高纯CO₂气体，得到高纯的Li₂CO₃。反应过程如下：

Li₂CO₃+2HCOOH→2HCOOLi+H₂O+CO₂

2HCOOLi+CO₂→Li₂CO₃+2HCOOH

但该法使用高纯CO₂，成本较高，且CO₂释放迅速，反应不完全，致使气体原料浪费。

日本专利JP59083930提到的尿素均相沉淀法将尿素加入到精制Li OH溶液中，由于尿素易溶且随温度的升高而水解，加热到高于80℃时尿素水解产生CO₂，进而沉淀出粒大的Li₂CO₃晶体。该方法由于CO₂释放缓慢，反应进行的完全，能形成均相沉淀，减少了杂质离子的包夹，产品纯度高，且使用尿素生产成本低。但该法使用精制LiOH为原料，又增加了生产工序和成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法。本发明提供的方法综合了甲酸锂重结晶法和尿素沉淀法的优点，汲取尿素均相沉淀法中使用尿素水解产生的CO₂作为甲酸锂重结晶法中CO₂气体的来源，能够避免结晶析出过快的局部反应，生成的碳酸锂颗粒大，不宜发生二次聚集，颗粒内不含溶液体系的杂质离子，从而提高了产品纯度，有效去除杂质离子，也降低了生产成本。同时使用工业级碳酸锂为原料，比起尿素均相沉淀法使用的精制氢氧化锂，精简了生产工序，降低了成本。

本发明的技术方案如下：

本发明从工业级碳酸锂提纯制备电池级碳酸锂的方法，是将工业级碳酸锂与水混合成浆料，匀速搅拌中逐滴添加有机酸将碳酸锂转化为可溶性澄清液体，再将尿素的水溶液加入其中，调节pH值至10左右，并控制温度在80℃-100℃之间，使尿素缓慢释放出CO₂气体从而沉淀出碳酸锂。

所述有机酸为甲酸，添加量应过量于化学计量关系；甲酸与碳酸锂反应生成可溶性的甲酸锂溶液，与尿素水解释放出的CO₂结合生成Li₂CO₃。该反应过程可归纳如下：

Li₂CO₃+2HCOOH→2HCOOLi+H₂O+CO₂

2HCOOLi+CO(NH₂)₂+2H₂O→Li₂CO₃+2HCOONH₄