[发明专利]高锂含量的铝－锂化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备铝-锂化合物的方法，特别是涉及一种制备高锂含量的铝-锂化合物的方法。

背景技术

由于铝-锂(AlLi)化合物在制备上有一定的难度，其制成的合金成分不易控制，因此目前其应用尚不普遍。过去的铁-锂(FeLi)化合物、铜-锂(CuLi)化合物等制备方法，一般都是在真空或具保护气体环境的反应室内进行球磨法制备，强迫金属粉末与锂粒混合在一起，其工艺不但耗时更耗能源。此外，由于铝粉及锂粒都具备高活性，以上述方法制备铝-锂化合物极具困难度，可行性低。

目前一般是将纯锂在真空环境下加入铝熔液制备铝-锂化合物，然而锂金属的活性强，周围的微量湿气皆可能造成锂的瞬间气化，使得熔炼过程不仅困难且危险性高。

此外，由于纯锂活性大，在运送、储存的过程中极为危险，因此纯锂的价格高低取决于运送的方式，对于不生产锂矿而需进口的地区来说，其为无法降低成本的原因之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锂含量的铝-锂化合物的制备方法，用以解决传统铝-锂化合物制备方法的危险性高、原料运送及储存成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高锂含量的铝-锂化合物的制备方法，包含提供一电解槽，其阴极为铝材，电解槽装有一电解液，电解液包含氯化锂、氯化钾及氯化钙。其中，氯化锂提供锂来源，而氯化钾主要作为助熔剂，借以降低电解液温度，并增加电解液流动性。

在大气环境下，施加电流密度为每单位阴极面积0.08～0.1安培的电流于380～550℃的电解液中，进行一电解扩散反应。在高温下，电解液中所含的锂原子可还原于阴极的铝表面，并扩散入阴极的铝材内部，形成铝-锂化合物。

铝阴极表面及次表面的锂含量随着时间而增加，当锂含量到达约50wt％(Al-50wt.％Li)时(以电解液温度为500℃为例)，铝-锂化合物为液态。利用铝-锂液态金属的密度低于熔融的电解液密度，铝-锂液态金属会浮在电解液的液面上，将此铝-锂液态金属捞出，使用模具或直接凝固后即可得到高锂含量的铝-锂化合物。

由上所述，本发明提供一种制备高锂含量的铝-锂化合物的方法，以铝作为电化学反应的阴极，在含锂的电解液中进行电解反应，使锂原子还原并沉积于阴极材料上，随着锂含量增加，可形成铝-锂液态金属，凝固后即可得到高锂含量的铝-锂化合物，为一种安全且简便的制备方法，由于使用的原料为氯化锂，具有稳定的化学活性可方便运输、储存，更可降低铝-锂化合物的生产成本，增加其应用范围。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的实施例的一种制备高锂含量的铝-锂化合物的步骤流程图；

图2为本发明的一实施例的电解槽结构示意图；

图3为铝-锂金属的相图。

其中，附图标记：

200：电解槽    210：外槽体

211：顶盖      220：内层

221：支撑板    230：容器

241：电解液    242：阳极

243：阳极      244：阴极支撑架

250：加热器    260：热电偶

具体实施方式

请参考图1，为本发明的实施例的一种制备高锂含量的铝-锂化合物的步骤流程图。

依照本发明的实施例，制备高锂含量的铝-锂化合物的步骤包含提供一电解槽及一电解液，将电解液的温度维持在约380℃～550℃以上的高温，施加一电流于电解液，电流密度为每单位阴极面积(cm²)流通0.08～0.1安培，进行电解扩散反应，使电解液的锂离子还原于阴极而形成锂原子，该锂原子扩散入阴极铝材内，当锂含量越来越高而形成锂-铝金属液体浮于电解液的液面上，捞出该锂-铝金属液体，凝固后形成铝-锂化合物。

依照本发明的一实施例，电解槽包含一阴极及一阳极，阴极的材料为铝，用以使锂原子还原于其上并形成铝-锂化合物。

参考图2，为本发明的一实施例的电解槽结构示意图。电解槽200包含一外槽体210及一内层220，内层220为高温隔热材质，例如氧化铝；外槽体210上方具有一顶盖211，顶盖211为可动式。电解槽200中具有一支撑板221，置于内层220内的底部，一容器230设于支撑板221上。容器230可为钢制，容器230中盛装有上述的电解液241。