一种电池级氧化锂的制备方法技术

本发明专利技术为一种电池级氧化锂的制备方法。该方法包括步骤(1)合成，在室温下，将单水氢氧化锂加入双氧水中进行合成反应，该合成反应先于小于45℃的低温条件下进行搅拌反应，再升温至95～100℃的高温条件下进行搅拌反应，固液分离得低水含量过氧化锂；(2)脱水，于0～95℃真空干燥脱水，得过氧化锂；(3)热分解，在真空炉中升温热分解即得电池级氧化锂粉体产品。本发明专利技术合成时不加乙醇，合成的产物过氧化锂含水量低，可于较低温度或常温下脱水，可避免在脱水过程中产生少量氢氧化锂对后续制备氧化锂产品带来的不利影响；锂的直收率高，本发明专利技术产出的产品分散性好，易粉碎，产品质量稳定。产品质量稳定。产品质量稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种电池级氧化锂的制备方法


[0001]本专利技术涉及化工新材料制备
，具体为一种电池级氧化锂的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂及其锂的化合物在国民经济中得到越来越广泛的应用。在锂电池正极材料的制备中，电解质的选择较为关键，电解质的优劣直接关系到锂电池电极的利用率和充放电循环寿命。高纯度氧化锂是一种性能优异的非水电解质，用它制成的电池除具有一般锂电池的特性外，还具有成本低、无污染等优点。此外，高纯氧化锂还被用于特种玻璃工业、陶瓷工业、医学、化工及核聚变反应堆等方面。
[0003]目前氧化锂的制备方法主要有以下几种：(1)由金属锂在熔融状态下直接氧化生成氧化锂。此方法工艺简单，但工业生产中的产率低，产品纯度较低。(2)将碳酸锂在真空状态下，于700℃下长时间(50h左右)加热制得氧化锂。此方法加热时间长，产品质量不稳定，能耗高，不经济。(3)无水氢氧化锂热分解法；该方法制备流程较短，成本较低；但要求在高温(700～1000℃)、真空条件下较长时间分解，温度控制严格，产品呈块状结晶，需在真空或惰性气体保护下破碎、球磨，较难掌握。(4)用单水氢氧化锂与过氧化氢反应，首先生成含结晶水的过氧化锂，然后在真空条件下脱水得到过氧化锂，再加热分解过氧化锂制得氧化锂。该制备方法虽流程较长、成本较高，但操作条件较易控制，分解时间较短，产品质量较好，成为制备高纯度氧化锂的主要方法。
[0004]以单水氢氧化锂与过氧化氢反应制备氧化锂的研究开展得较多，例如李鹏举、高岩开展的“高纯度氧化锂制备工艺研究”(广州化工2010年12期)。报道较多的以单水氢氧化锂与含水过氧化氢为原料制备氧化锂，分为合成、脱水、热分解三个工序。首先将双氧水与单水氢氧化锂加入反应器，于小于40℃的低温段反应约1小时(双氧水与单水氢氧化锂摩尔比为1.16～1.2)，然后升温，于90℃左右的高温段加入乙醇(乙醇与双氧水的体积比0.8左右)反应1小时左右，过滤后再以乙醇洗涤，获得含有过氧化氢的多水过氧化锂(化学成分为Li2O2.H2O2.2H2O)；将其于110℃下真空脱水或于小于50℃下长时间(50小时左右)真空脱水得Li2O2，再于450～520℃下真空热分解得到氧化锂产品。由于合成产物水含量高(其化合水含量达46.60％)，脱水过程需精细控制，后续热分解才能获得Li2O含量较高的产品。而且由于合成过程中加有较多的乙醇，有安全隐患，母液中的锂及乙醇的回收亦复杂，锂的回收率较低(≤90％)。
[0005]中科院青海盐湖所曾经对加乙醇高温液相回流合成过氧化锂(Li2O2)进行了研究。研究结果表明，合成过程中加乙醇(乙醇与单水氢氧化锂的质量比为3～6)蒸发回流一定时间，可获得Li2O2含量为95％～96％的无结晶水过氧化锂(过氧化锂产率85％左右)。但以该法批量制备过氧化锂，由于乙醇用量大，不经济；乙醇易燃，安全隐患大。
[0006]刘达波等以单水氢氧化锂与过氧化氢反应，在一定条件下得到的合成产物为二水过氧化锂(Li2O2.2H2O)。将其在氮气保护下，于420℃时脱去结晶水生成Li2O2,再将其于870℃下处理，可制得较高纯度的Li2O。该制备方法脱水及热分解时使用氮气保护，需在420℃
的较高温度下脱水，脱水条件较苛刻，操作较复杂。此外，在870℃的高温下制备氧化锂，对容器要求高，使用的装料容器为铂金坩埚。
[0007]申请号为CN201510778002.8的专利报道了一种利用无水氢氧化锂制备高纯氧化锂的方法。该制备方法首先将质量浓度为20％～70％的双氧水加入到密闭反应容器中，控制蒸馏温度为40～50℃，在相对真空度为
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0.01MPa～
‑
0.09MPa下减压蒸馏至质量浓度为95％～99％；再将减压蒸馏得到的高浓度双氧水压入到另一装有无水氢氧化锂的密闭反应容器中，抽真空至
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0.01MPa～
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0.09MPa，于为40～50℃，搅拌反应1～4h；进一步升温至60～100℃，保持容器内真空度为－0.01MPa～
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0.09MPa，加热反应1～5h，得到过氧化锂。将得到的过氧化锂升温至400～500℃，在相对真空度为－0.01～
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0.09MPa,热分解1～5h，得到高纯度的氧化锂。将得到的氧化锂球磨、筛分，即获得D
50
为10～50μm的氧化锂产品。此氧化锂制备方法使用的锂原料为无水氢氧化锂，双氧水为H2O2含量为95％～99％的高浓度双氧水，均需专门的生产工序制备、且危险性及高；无水氢氧化锂较易吸湿，较难保存。该法所产产品粒度较粗，球磨、筛分后才能获得D
50
为10～50μm的氧化锂产品。
[0008]氧化锂易吸湿、易与空气中的CO2反应生成碳酸锂，导致产品碳酸根含量增大，氧化锂含量下降。块状氧化锂或硬团聚的粗颗粒氧化锂的粉碎、球磨对生产设备及其接触环境的湿度、CO2含量的要求很高。

技术实现思路

[0009]针对现有氧化锂在制备技术上存在的上述问题，本专利技术提供了一种电池级氧化锂的制备方法，该方法以单水氢氧化锂、市售含水过氧化氢(H2O2含量50％左右)为原料液相合成产出以无结晶水过氧化锂为主的前驱体。为了消除安全隐患，同时便于母液中锂的回收，提高锂的总回收率，制备过程不加乙醇，制备出以无结晶水过氧化锂为主，仅含有少量含结晶水过氧化锂的氧化锂前驱体。此氧化锂前驱体水含量低(固液分离后所得产物水含量一般为9％～26％)，分散性好，易于低温下真空脱水；脱水、热分解后获得的氧化锂产品分散性好，无需球磨及粉碎处理即可获得氧化锂粉体产品，且易于球磨处理制备出超细粒氧化锂产品，降本、增效、提质效果明显。
[0010]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种电池级氧化锂的制备方法，其包括如下步骤：
[0012](1)合成：在室温条件下，将单水氢氧化锂加入双氧水中进行合成反应，该合成反应为：先在低于45℃的低温条件下进行搅拌反应，氧化形成过氧化氢锂浆液；再升温至95～100℃的高温条件下进行搅拌反应，固液分离得低水含量过氧化锂，即无结晶水过氧化锂(Li2O2)及少量带结晶水的过氧化锂的前驱体。
[0013]步骤(1)中低温操作也可视情况确认是否进行分段反应。进行分段反应，可先于5～30℃的温度条件下进行搅拌反应0.5
‑
2h，再升温至35～45℃进行搅拌反应。
[0014]升温至95～100℃的高温条件时的升温速率为0.4
‑
1℃/min。
[0015](2)脱水：将低水含量过氧化锂于0～95℃真空脱水，脱除自由水及结晶水，获得过氧化锂。
[0016]步骤(2)中的脱水步骤也根据情况确认是否分段操作，分段脱水可先于0
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30℃的温度下真空干燥脱掉自由水，再升温至80
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95℃真空脱结晶水。
[0017](3)热分解：将得到的过氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池级氧化锂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)合成在室温下，将单水氢氧化锂加入双氧水中进行合成反应，该合成反应先于小于45℃的低温条件下进行搅拌反应，再升温至的高温条件下进行搅拌反应，固液分离，得低水含量过氧化锂；(2)脱水将低水含量过氧化锂进行真空干燥脱水，得过氧化锂；(3)热分解将得到的过氧化锂在真空炉中进行热分解和纯化热分解，即得电池级氧化锂粉体产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的单水氢氧化锂为电池级或高纯级单水氢氧化锂；所述双氧水与单水氢氧化锂的摩尔比为1.20～1.57。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的低温为5～45℃；所述的高温为95～100℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在低温条件下的反应时间为1.5～5h；在高温条件反应时间为1～4h。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡荣富，郑传勇，张磊，班文俊，
申请(专利权)人：成都开飞高能化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：