[发明专利]提纯添加剂的制备方法和由该制备方法制得的提纯添加剂

说明书

本发明涉及提纯添加剂的制备方法和由该制备方法制得的提纯添加剂。所述制备方法包括如下步骤：(i)准备碱性溶液，(ii)在搅拌混合的条件下，向碱性溶液中添加有机酸进行反应，得到含有机酸盐的溶液，所述有机酸盐具备金属离子螯合性能，以及(iii)向所述含有机酸盐的溶液中添加辅助药剂，形成溶液形式的提纯添加剂，或者，将所述含有机酸盐的溶液进一步低温干燥以形成固体有机酸盐，并向所述固体有机酸盐中添加辅助药剂，形成固体形式的提纯添加剂。本发明的提纯添加剂能有效降低碳酸锂产品和氢氧化锂产品中钙、镁、硼、铝、铁、镍、铜等有害杂质，可从盐湖卤水与矿石浸出液中一步产出符合电池材料标准的碳酸锂或氢氧化锂。

技术领域

本发明涉及电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂的生产技术，具体涉及一种提纯添加剂的制备方法和由该制备方法制得的提纯添加剂。

背景技术

电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂是生产锂电池的主要原料。随着锂电池在动力电池、储能电池、3C数码电池等方面的应用范围的扩张，对电池级碳酸锂和电池级氢氧化锂的需求逐年扩大。国内锂电池技术的快速提升，特别是高能量密度的锂电池的生产与推广，对锂电池材料——碳酸锂和氢氧化锂的纯度与重金属杂质含量提出了更高要求。

在电池级碳酸锂或氢氧化锂的生产过程中，对于经前端工艺形成的原料锂盐溶液(氯化锂溶液、硫酸锂溶液、氢氧化锂溶液、碳酸氢锂溶液等)，虽然经过一系列的精制除杂过程，但所得的原料锂盐溶液中仍不可避免地残留了钙、镁、硼及重金属杂质。在原料锂盐溶液的转化结晶过程中，钙、镁、硼及重金属杂质将进入到碳酸锂或氢氧化锂产品(结晶物)中，造成碳酸锂或氢氧化锂产品杂质超标而不符合电池级碳酸锂或电池级氢氧化锂的质量标准。

使用离子交换树脂吸附工艺去除原料锂盐溶液中二三价金属离子的方法已经在原料锂盐行业中得到使用，但普遍应用效果不佳。具体地，由于原料锂盐溶液的高温、高盐浓度、酸性或碱性溶液等因素，离子交换树脂(螯合树脂)达不到良好的应用效果，而且造成离子交换树脂的快速失效。离子交换树脂(螯合树脂)在吸附二三价金属离子时，交换出的钠离子形成原料锂盐溶液的钠污染，造成碳酸锂产品的钠离子含量超标。离子交换树脂(螯合树脂)的重复再生过程有复杂的酸碱操作，同时也造成酸碱消耗，投入离子交换树脂吸附装置也将增加大量的设备投资成本、树脂消耗成本与运行成本。

尝试在碳酸锂或氢氧化锂的生产过程中使用EDTA二钠添加剂来制备电池级碳酸锂或氢氧化锂，但达不到良好的应用效果并造成产品中严重的钠污染。

因此，目前急需一种改进的提纯添加剂，其能在电池级碳酸锂或电池级氢氧化锂的制取过程中从原料溶液(如原料锂盐溶液和碳酸钠溶液)中有效地阻止杂质离子进入电池级碳酸锂或电池级氢氧化锂产品中。

发明内容

技术问题

具备金属离子螯合性能的有机酸难溶于水，需要制取成为易溶的有机酸盐。同时在原料锂盐溶液中直接添加有机酸会造成溶液pH值失控，不利于转化反应的过程控制。如果在原料锂盐溶液中直接投放易溶于原料锂盐溶液的有机酸盐，又会造成有机酸盐阳离子对原料锂盐溶液的污染，例如有机酸钠盐将造成对原料锂盐溶液的钠污染。

在提纯添加剂的具体使用中，由于原料锂盐溶液(氯化锂溶液、硫酸锂溶液、含杂氢氧化锂溶液、碳酸氢锂溶液等)中的杂质组分不同，所以转化沉锂反应前的原料锂盐溶液中可能存在多种二三价金属离子杂质。单一有机酸螯合剂对不同的二三价金属离子的螯合效果存在差异，需要多种具备金属螯合性能的有机酸盐进行组合。需要在不导入杂质离子的前提下，形成具有综合性能、各项配比平衡的提纯添加剂。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种提纯添加剂的制备方法，所制得的提纯添加剂可添加在原料锂盐溶液和/或碳酸钠溶液中，其中利用提纯添加剂中的有效成分对多价金属离子的螯合能力，捕捉原料锂盐溶液和/或碳酸钠溶液中的杂质金属离子，形成可溶的多价金属离子螯合物。

技术方案