[发明专利]电池级氟化锂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及无机精细化工领域，具体涉及一种电池级氟化锂的制备方法。

背景技术

氟化锂在电解铝工业中用作电解质组分，可提高电导率和电流效率，从而提高金属生产能力并降低成本，还可以改善碳阳极的润湿性；在陶瓷工业中用于降低燃烧温度和改善抗骤冷骤热性能，也用作铝和铝合金焊接的助熔剂组份；在原子能工业中用作中子屏蔽材料，熔盐反应堆中用作溶剂；在光学材料中用作紫外线的透明窗（透过率77%～88%）。高纯氟化锂还可用于制氟化锂玻璃、制作分光计和X射线单色仪的棱镜。电池级氟化锂是生产锂离子电池常用电解质六氟磷酸锂的必要原料之一。随着锂离子电池技术的不断成熟，锂产品在核聚变、航天航空、高能化学电源的应用也在日益增加。

目前，电池级氟化锂或高纯氟化锂的生产方法根据生产方式不同分为干法和湿法。干法主要是将锂盐经水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得高纯单水氢氧化锂（LiOH·H₂O），常温下再与氟化铵研磨混合，惰性气体下经煅烧制得氟化锂。该制备方法存在工艺复杂，操作繁琐，能耗高以致生产成本高等缺点，难于工业化生产。湿法主要是溶液法制取氟化锂，早期用固体Li₂CO₃与氢氟酸溶液反应而制得。虽然原理简单，但对原料质量要求较高，且生成的LiF颗粒粒度分布不均匀。后来随着技术的进步，采用固体LiCl与BrF₃反应或Li₂SO₄溶液、LiCl溶液、醋酸锂溶液其中的任意一种与氢氟酸或氢氟酸的盐反应来制备氟化锂。但LiCl与BrF₃反应过程中使用了强氧化剂BrF₃，最终生成有害气体Cl₂及BrCl，而Li₂SO₄溶液、LiCl溶液、醋酸锂溶液反应过程中会产生大量废酸，致使环保压力加大，也因为氟化锂在酸中有一定的溶解度，所以增加了生产成本。日本的小林健二也曾经先将原料LiNO₃溶液进行萃取，除去杂质离子，然后再与氢氟酸反应制备得高纯氟化锂。此方法需要选择优质的萃取剂，对萃取浓度、萃取时间、被萃取液的pH值等条件要求比较苛刻，同时反应过程中会产生大量的废酸，造成一定的环保压力。

    以上制备高纯或电池级氟化锂的方法制得的产品氟化锂的粒度分布不均匀，过渡金属杂质元素的含量较高，难于满足新兴行业的要求。并且生产工艺长、工序转换频繁且使用萤石生产的氢氟酸，存在腐蚀严重，生产成本较高，环保效益差等缺点。

发明内容

    本发明的目的是提供一种电池级氟化锂的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电池级氟化锂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳酸锂与水混合，搅拌，配制成重量百分比浓度为10％～30％的碳酸锂料浆，向该料浆中通入CO₂气体，碳化反应4～5小时，控制反应温度为30℃～40℃，之后过滤，滤饼主要为未碳化完全的碳酸锂及微量杂质，用于生产工业级氟化锂，滤液为碳酸氢锂溶液，备用；

（2）将氟硅酸氨解，制得氟化铵，之后将氟化铵配制成氟化铵饱和溶液；

（3）步骤（1）所得滤液与氟化铵饱和溶液混合，两者的摩尔比为1：(1～1.5)，控制反应温度为25℃～80℃，反应3～4小时，生成氟化锂料浆，反应过程中生成的CO₂气体经收集后返回步骤（1），用于碳化反应，反应过程中生成的氨气经收集后返回步骤（2）使用；

（4）步骤（3）所述氟化锂料浆经过滤，滤液返回步骤（1），用于配制碳酸锂料浆，滤饼为氟化锂软膏，经真空干燥，得电池级氟化锂成品，干燥温度控制为80℃～120℃，干燥12～24小时。

其中，步骤（1）所述的碳酸锂为工业级碳酸锂或高纯碳酸锂；步骤（1）所得滤液的重量百分比浓度为2%～10%；步骤（2）所述的氟硅酸为磷肥行业的副产物。