[发明专利]一种电池级无水氢氧化锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种电池级无水氢氧化锂的制备方法，其制备方法以工业级单水氢氧化锂为原料，制备步骤包含：溶解、超滤、吸附、重结晶、气流粉碎、真空干燥、电磁除铁、真空包装等，最终得到电池级的无水氢氧化锂。工艺简单可操作性强，大大提高产品附加值，增加产品经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及氢氧化锂的化工生产领域，尤其涉及一种电池级无水氢氧化锂的制备方法。

背景技术

碳酸锂和氢氧化锂是合成高能量密度三元正极材料的重要原料，但用于制备高镍三元材料都有各种的缺点。以碳酸锂作原料时，高镍三元材料烧结时温度不能高于800℃，碳酸锂由于烧结温度过低导致分解不完全，碱性增强，同时造成锂源损失，影响电池性能。以单水氢氧化锂为原料时，氢氧化锂在与高镍三元前驱体混合过程中摩擦放热发生脱水，导致部分氢氧化锂产生团聚影响材料性能。电池级无水氢氧化锂可以有效避免碳酸锂和无水氢氧化锂的缺陷，提高三元正极材料性能。随着高镍三元正极材料的开发速度不断加快，高镍三元材料在动力电池上实现规模化应用，电池级无水氢氧化锂的需求将不断增加。

无水LiOH为白色四方结晶颗粒或流动性粉末，相对密度为1.45g/cm3，熔点471.2℃，沸点1620 ℃。LiOH溶于水，微溶于醇，容易吸收空气中的CO2 和H2O。可用于制锂盐及锂基润滑脂，碱性蓄电池的电解液，溴化锂制冷机吸收液、锂皂（锂肥皂）、锂盐、显影液等或作分析试剂等。目前市面上的氢氧化锂大多以水合物的形式供应，如单水氢氧化锂。由于氢氧化锂的吸湿性，同时易与空气中的二氧化碳反应，用于电池级的无水氢氧化锂产品很少。目前的文献与专利中，大规模无水LiOH的生产方法主要有：在JP-A 2011-178584中，公开了真空下的分批工艺，需要至少两个小时的停留时间来限制空速。在JP-A 2006-265023中，公开了一种其中在旋转窑中对氢氧化锂水合物进行脱水的工艺。美国巴斯夫公司介绍了一种将氢氧化锂颗粒经过150～500℃高温气流停留0.5s～20s除水的方法。由于氢氧化锂具有强腐蚀性，所公布的方法容易导致干燥窑内强磨损，同时在干燥过程中容易引入新的杂质，造成无水氢氧化锂的纯度不高，无法用于合成三元正极材料。

目前市面上的无水氢氧化锂，尚存以下几个问题：1、磁性物质过高，锂离子电池正极材料中含有磁性金属杂质，这些磁性物质的存在，不仅会降低材料的比容量和能量密度，导致电池的使用寿命、一致性和安全性能降低。目前对国际上如三星、松下电池厂家等对电池级无水氢氧化锂磁性物质最高要求是0.00001%，而由于现有工艺普遍没有去除磁性物质的手段，市场上的无水氢氧化锂锂磁性物质高达0.00005%以上，远远未达到要求。2、CO2和水分过高，未考虑空气碳化和烘干方式优化造成的，大大影响了产品的主含量品质。3、杂质离子过高，尤其是Si含量，由于氢氧化锂生产体系在强碱下进行生产，除硅困难，尚未有报道无水氢氧化锂生产过程中除硅的方法。

所以如何设计一种电池级无水氢氧化锂的制备方法，以工业级单水氢氧化锂为原料，工艺简单可操作性强，大大提高产品附加值，增加产品经济效益和社会效益。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种技术方案生产电池级无水氢氧化锂。由于国内没有无水氢氧化锂的标准，可根据《电池级单水氢氧化锂》国家标准（GB/T 26008-2010)的最高品级产品的相应指标为参考。采用该方法制备的无水氢氧化锂，将满足主含量（LiOH）≥99.00%，钠(Na)≤0.005%，钾(K)≤0.003%，Fe≤0.0007%，Ca≤0.002%，Cu≤0.0001%，Mn≤0.001%，Mg≤0.001%，Si≤0.005%，Cl-≤0.002%，SO42-≤0.008%，CO32-/%≤0.40%，酸不溶物≤0.005%，水不溶物≤0.01%，磁性物质小于0.000005%。达到电池级无水氢氧化锂要求。以工业级单水氢氧化锂为原料，工艺简单可操作性强，大大提高产品附加值，增加产品经济效益和社会效益。

本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种电池级无水氢氧化锂的制备方法，包括以下步骤：