[发明专利]电池级单水氢氧化锂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电池级单水氢氧化锂的制备方法。

背景技术：

单水氢氧化锂(LiOH·H₂O)的用途广泛，制造高级锂基润滑脂是目前LiOH·H₂O消费量最大的领域，LiOH·H₂O生产的锂基润滑脂，适用温度范围宽(-50℃～+300℃)、防火性能好、难氧化、多次加热—冷却—加热循环时性能稳定，使用寿命长，抗水性强。目前，世界锂基润滑脂产量占润滑脂总产量的73.41％，其中，中国占82.42％，北美占68.34％，欧洲占67.98％。此外，LiOH·H₂O在化工、国防、电池等领域也有广泛应用。在电池工业中用于碱性蓄电池添加剂可以延长其寿命，增加蓄电量；在国防上作为离子交换树脂可以吸收放射性同位素，可用作核反应堆的热载体和金属表面的保护剂；在航空航天方面，LiOH·H₂O可用于潜水艇中空气净化，飞行员的呼吸罩；LiOH·H₂O还可作为水净化剂、生产多孔混凝土的乳化剂、特种光学玻璃原料以及合成维生素A和其它很多锂盐产品的原料。

电池级LiOH·H₂O是专门用于生产锂离子电池的高档产品，电池级LiOH·H₂O的用途将随着锂动力电池和储能电池的不断发展，进一步扩大使用范围。

LiOH·H₂O的制备方法主要有：

1、石灰石焙烧法

将含锂矿石与石灰石按一定质量比混合、磨细。然后将磨好的料浆送入回转窑内煅烧，碳酸钙分解产生的CaO与锂矿石反应生成LiOH。但由于此工艺能耗高、物料流通量大、成本高、产品质量难以提高等缺点，现已很少采用。

2、β-锂辉石碳酸钠加压浸取法

将α—锂辉石精矿在1050℃～1100℃的回转窑中焙烧，使其转化为β—锂辉石，加入一定量的Na₂CO₃混合均匀，加温在200℃浸出，通入CO₂生成可溶性的LiHCO₃，过滤除去残渣，然后按化学计量比加入精制石灰乳，反应液浓缩结晶得到LiOH·H₂O。

3、碳酸锂苛化法

将精制石灰乳与碳酸锂按一定的比例混合，调节一定的苛化液浓度，加热至沸腾并强力搅拌，苛化反应如下：

Ca(OH)₂+Li₂CO₃＝CaCO₃↓+2LiOH

反应可得到浓度约3.5％的LiOH溶液。除去不溶性的残渣(主要是CaCO₃)，分离后将母液减压浓缩、结晶而得到单水氢氧化锂。单水氢氧化锂在130℃～140℃干燥，再在150℃～180℃下减压加热，制得无水LiOH。碳酸锂苛化法生产氢氧化锂是目前国内外特别是国外生产氢氧化锂的主要方法。但此生产工艺流程长，设备投资较多，成本高，且主要原料为碳酸锂，其价格的高低直接影响到单水氢氧化锂的成本。

4、电解精制卤水

将卤水浓缩到含Li为5％～7％(以LiCl计为35％～44％)，过滤后调pH10.5～11.5，沉淀除去卤水中的钙镁离子，得到精制卤水(主要成分是LiCl)，然后将精制卤水作为电解液放在特制的电解槽中电解，阳极电解液为精制卤水，阴极电解液为水或LiOH溶液；在阳极电解液和阴极电解液之间有一阳离子选择性渗透膜(如全氟磺酸膜Rf-SO3H、全氟羧酸膜Rf-COOH等)，阳离子可以通过，而阴离子被阻挡而不能通过。电解时，Li⁺可以透过膜迁移到阴极转化为LiOH。反应产生的H₂和Cl₂可作为副产品制造HCl。最终在阴极可得到浓度约为14％的LiOH溶液，结晶干燥，即得LiOH产品。但此方法能耗大，成本高，对环境影响较大。

5、电解Li₂SO₄溶液