[发明专利]一种从盐湖卤水中提取锂并制备磷酸锂的方法及其用途

说明书

本发明涉及一种从盐湖卤水中提取锂并制备磷酸锂的方法及其用途，本发明采用过量草酸作为沉淀剂除去盐湖卤水中钙、镁等杂质金属离子，获得含有锂离子的滤液，滤液中的磷酸根与锂离子相互作用，并结合微波加热调节磷酸锂沉淀速率和造孔，从而得到纳米级多孔磷酸锂；本发明所述方法对盐湖卤水中锂的提取率＞94％，制备得到的纳米级多孔磷酸锂的一次粒径在10‑95nm，二次粒径在100‑1000nm，孔隙率为50‑85％，各杂质元素含量在200ppm以下，且由其制备得到的磷酸铁锂/碳复合材料的电化学性能也明显提高。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种从盐湖卤水中提取锂并制备磷酸锂的方法及其用途。

背景技术

锂是最轻的金属，锂金属及其合金和化合物已在核能发电、轻质高比强合金、冶金、炼铝、高能电池、医药、玻璃、陶瓷、润滑脂、石油、化工、有机合成、轻金属焊接、非金属矿物表面改性和日用品生产等众多领域中获得广泛的应用。近几十年来，美、英、德、法、日和俄罗斯等国先后投入大量资金和人力、物力，进行铝锂合金、镁锂合金研制和锂资源的深层次开发应用研究，并相继取得世人瞩目的成绩和成功，促进了世界锂资源的开发应用、生产和消费与贸易，对世界锂工业发展产生了重要的作用。

世界上锂资源比较丰富，锂资源主要分布在南、北美洲、亚洲、澳洲和非洲。在玻利维亚仅维尼盐盆的Li₂O储量即达1913.5万吨；美国内华达州的银峰(Silver Peak)和加利福尼亚州的西尔湖两者的Li₂O储量超过1000万吨；我国青海的察尔汉盐湖和柴旦盐湖以及在四川省的多处卤水中，锂资源储量估计达1000万吨左右。阿根廷卡塔巴卡省的盐卤矿床锂资源储量也相当可观，估计其Li₂O储量可达数百万吨。伟晶岩锂矿床中按Li₂O计算的储量，美国634.8万吨，智利426万吨，加拿大660万吨，澳大利亚西部的格林普什(Greenbushes)锂辉石矿Li₂O储量达600万吨，津巴布韦和纳米比亚的锂磷铝石Li₂O储量也比较大，我国新疆可可托海、四川西北部地区的锂辉石和江西宜春钽铌锂铷铯多金属矿等矿床中的锂云母储量也很丰富。

目前利用盐湖卤水合成电池材料主要是通过提取盐盐湖卤水中锂以制备单水氢氧化锂和碳酸锂，再通过碳酸锂或单水氢氧化锂合成磷酸铁锂，但存在着锂的提取率和利用率低，杂质含量较高，提取成本高等问题。

CN105870443A公开了一种利用天然卤水锂制备磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括：先将FePO₄浸入稀酸溶液中处理后，然后加入到高镁锂比天然卤水锂中，使FePO₄通过离子交换吸附高镁锂比天然卤水锂中的锂，同时富集高镁锂比天然卤水锂中的镁离子；然后补加锂盐，调配锂与镁摩尔量：铁摩尔比为1:1，最后通过烧结得到磷酸铁锂复合材料。该方法综合利用锂盐的使用量，材料合成成本降低；离子交换法使原料在原子级均匀分布，易通过短程扩散实现晶格矩阵的重拍，能耗低，粒径分布均匀，较小极化，提升电池倍率性能；通过硼砂-盐酸缓冲液调配pH值合理控制镁的组分含量，制备锂位掺镁的磷酸铁锂，形成有利于晶体内部锂离子扩散迁移的锂空位，增加了材料的空穴浓度，提升充放电速率。然而，该方法成本较高、容量较低、其中也没对磷酸铁锂粒径进行调控，制备过程较复杂，电化学综合性能有待提高。

因此，开发一种操作方法简单，锂提取率高且杂质含量低的提锂技术仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从盐湖卤水中提取锂并制备磷酸锂的方法及其用途，所述方法以盐湖卤水溶液为原料，加入草酸调节溶液中金属离子的组成，之后与磷源混合，经微波加热反应后，得到纳米级多孔磷酸锂，本发明所述方法制备得到的纳米级多孔磷酸锂的粒径均匀，孔隙率高；且本发明所述方法对盐湖卤水中锂的提取率较高，锂的提取率＞94％，各杂质元素含量在200ppm以下。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：