[发明专利]单水合氢氧化锂及其制备方法和用途以及锂离子电池正极材料和锂离子电池

说明书

本公开涉及一种单水合氢氧化锂及其制备方法和用途以及锂离子电池正极材料和锂离子电池，该单水合氢氧化锂的粒径大小为100～380nm，以重量计，所述单水合氢氧化锂中Cu的含量小于1ppm，Cr的含量小于1ppm，Ni的含量为2ppm以下，Zn的含量为2ppm以下，Fe的含量为4ppm以下。该单水合氢氧化锂具有较低的磁性元素含量，用于制备锂离子电池正极材料时能够改善锂离子电池的使用寿命并降低其自放电效应。

技术领域

本公开涉及膜分离技术领域，具体地，涉及一种单水合氢氧化锂及其制备方法和用途以及锂离子电池正极材料和锂离子电池。

背景技术

单水合氢氧化锂作为一种重要的工业原料，在化工、国防、航空航天以及储能领域均有广泛的应用。单水合氢氧化锂生产的锂基润滑脂，具有抗氧化、防火性能好、适用温度范围宽、循环性能稳定等优点。在国防领域，可用作核反应堆的热载体和金属表面的保护剂。在航空航天领域，单水合氢氧化锂可用于净化潜水艇中的空气，以及作为航空飞行员的呼吸罩。特别的，随着锂电池行业的快速发展，单水合氢氧化锂作为制备锂电池正极材料重要的锂盐之一，需求量大幅度增加。

众所周知，锂离子电池正极材料对磁性物质具有很高的要求，因为磁性物质的引入将加剧电池的自放电行为以及引发一系列的安全性问题。因此，动力电池正极材料生产过程中会对磁性物质进行严格控制，从原材料的筛选到生产环境和过程的控制。而氢氧化锂为目前固相法合成三元正极材料的首选锂盐原材料，因此，其磁性物质含量也成为评判其是否合格的关键指标。此外，正极材料的残锂量也是一个关键的参数，锂盐与三元前驱体混合均匀程度直接影响正极材料的残锂量，混合均匀程度越好，越有利于降低其残锂量，一次颗粒为纳米尺寸的单水合氢氧化锂容易与三元前驱体均匀混合，故一次颗粒为纳米级的氢氧化锂亟待开发。

目前普遍采用的锂矿石提锂由于锂矿石中磁性元素众多，去除过程非常繁琐,因而基于生产成本的考虑，大多数厂家生产的氢氧化锂的杂质元素和磁性物质含量均难以达到电池用氢氧化锂的要求。其次，由于没有控制合成方法和条件，得到的氢氧化锂一次颗粒尺寸较大，不利于与三元前驱体的均匀混合。此外，我国矿石锂资源储量非常有限，锂矿石提锂方法已难以满足日益增长的电池产能的要求。

我国盐湖卤水中蕴含丰富的锂资源，具有极大的开采价值，因而近年来盐湖卤水提锂的热度越来越高。然后由于我国盐湖卤水大多具有高镁锂比特性，导致开采难度巨大，比如，文献CN107720785A公开了一种基于膜分离技术制备氢氧化锂的方法，该文献中直接以稀释后的老卤为纳滤原液，由于盐湖老卤中的Mg离子浓度很高(70000-100000ppm)，故需耗费大量的纯水对卤水进行稀释(10倍以上的卤水体积)，以达到纳滤原液中二价离子的浓度低于8000ppm的要求，这不仅极大的增大了纳滤以及后续过程需处理的水量，造成设备规模大以及设备成本高昂，而且由于稀释后的老卤中包含磁性元素在内的二价及多价离子含量较多，导致纳滤膜分离过程除杂效果并不十分理想，不利于得到磁性含量低的单水合氢氧化锂。其次，该专利工艺中需使用到盐酸进行酸度调节，不利于环境保护。此外，该专利的离子交换工段位于纳滤过程之后，既增大了树脂的使用量，在后续的锂富集浓缩过程中，相应的杂质离子浓度又将会增大，因而极有可能造成最终产品单水合氢氧化锂中包含磁性元素在内的杂质离子的含量较高。因此，开发由盐湖卤水制取低磁性高纯度且具有纳米级一次颗粒的单水合氢氧化锂的技术具有重大意义。

发明内容

本公开的目的是是解决采用现有技术难以获得磁性物质含量低且一次颗粒为纳米级的单水合氢氧化锂的难题，提供一种单水合氢氧化锂及其制备方法和用途以及锂离子电池正极材料和锂离子电池，该单水合氢氧化锂具有较低的磁性元素含量，用于制备锂离子电池正极材料时能够改善锂离子电池的使用寿命并降低其自放电效应。

为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种单水合氢氧化锂，该单水合氢氧化锂的粒径大小为100～380nm，以重量计，所述单水合氢氧化锂 Cu的含量小于1ppm，Cr的含量小于1ppm，Ni的含量为2ppm以下，Zn的含量为2ppm以下，Fe的含量为4ppm以下。