[发明专利]金属锂的制备方法

说明书

本发明涉及金属锂的制备方法，具体地可提供一种金属锂的制备方法包含：准备磷酸锂的步骤；所述磷酸锂中加入氯化物制备混合物的步骤；对所述混合物进行热处理的步骤；通过所述混合物中磷酸锂和氯化物的反应获得氯化锂的步骤；对所述氯化锂进行电解制备熔融金属锂的步骤；以及回收所述熔融金属锂的步骤。

技术领域

本发明涉及一种金属锂的制备方法。

背景技术

通常，金属锂广泛应用于锂电池、玻璃、陶瓷、合金、润滑油、制药等诸多行业。

这种金属锂的制备方法主要有热还原法或电解法。热还原法在经济上和技术上存在诸多困难，并不适合商业化。相比之下，基于电解(即，熔盐电解)的金属锂制备工艺利用氯化锂作为原料，目前在商业上被广泛应用。

有关于此，熔盐电解工艺众所周知是由熔融状态的锂盐(LiCl-KCl或LiCl-Li₂O)电沉积出锂以分离回收高纯度金属锂的工艺。

具体地，将氯化锂(LiCl)和氯化钾(KCl)混合后进行热处理而制备共熔盐混合物(eutectic mixture)，将锂源材料氯化锂加入所述共熔盐进行熔化后，将阴极和阳极设置于反应装置，并施加一定的电流或电压进行电解。

在此情况下，所述熔盐中包含的氯离子(Cl^-)在所述阳极被氧化成氯气(Cl₂)，而锂离子(Li⁺)在所述阴极被还原成金属锂，如此被还原的锂其比重为0.534g/cm³，因此以液体状态凝聚在熔盐的上部。

为了回收这种状态的金属锂，通过冷却至金属锂的熔点以下使液态金属锂固化后，再从反应槽分离。

然而，一般所知的金属锂的制备方法是将氯化锂加入熔盐的方法，因此存在局限性，作为源材料只能使用与氯气(Cl₂)或盐酸(HCl)进行反应后经浓缩及结晶化可制备出氯化锂的材料(例如，碳酸锂(Li₂CO₃)、氧化锂(Li₂O)、氢氧化锂(LiOH)等)。

另外，最终获得的金属锂容易被水分和氧气氧化，因此还存在无法使用含水分的原料的问题。

同时，由于对熔盐进行热处理以及冷却，需要使用很多能量，而且最终回收金属锂为止需要经过复杂的步骤，因此存在效率下降的问题。

发明内容

技术问题

本发明的发明人研发出了一种金属锂的制备方法，可以解决上面指出的源材料局限以及工艺复杂的问题。相关的具体内容如下。

本发明的一个实施方案可提供一种作为源材料使用磷酸锂制备氯化锂并对所制备的氯化锂进行电解而回收熔融状态的金属锂的方法。

技术方案

本发明的一个实施方案可提供一种金属锂的制备方法包含：准备磷酸锂的步骤；所述磷酸锂中加入氯化物(chlorine compound)制备混合物的步骤；对所述混合物进行热处理的步骤；通过所述混合物中磷酸锂和氯化物的反应获得氯化锂的步骤；对所述氯化锂进行电解制备熔融金属锂的步骤；以及回收所述熔融金属锂的步骤。

具体地，通过所述混合物中磷酸锂和氯化物的反应获得氯化锂的步骤之后，还可包含向实施电解的电解槽连续供应所得到的氯化锂的步骤。

此外，所述氯化物可为氯化钙(CaCl₂)或氯化钙水合物。

一方面，关于对所述混合物进行热处理的步骤的说明如下。

所述热处理可在500℃至900℃的温度范围下实施。

与此独立地，所述热处理可实施1小时以上。