一种高纯草酸锂的制备方法
【专利摘要】本发明属于锂离子电池用电解质锂盐的制备方法技术领域，公开了一种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：1）准备草酸溶液，取其10%?20%加入工业级氢氧化锂溶液中，过滤除杂至溶液清亮；2）取步骤1）剩余草酸溶液的20?30%加入反应釜中，然后加入步骤1）过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，充分反应后，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和草酸溶液同时加入反应釜中，持续搅拌，温度50?80℃，调节pH值到7.0?7.5，继续搅拌10?30min；3）控制步骤2）所得草酸锂溶液温度以5?15℃/h的速度降至常温，静置待草酸锂全部沉入底部；4）烘干。工艺过程简单、可实施性强、安全环保、产品纯度高。
【专利说明】
一种高纯草酸锂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及锂离子电池用电解质锂盐的制备方法技术领域，尤其涉及一种高纯草 酸锂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着锂离子电池行业飞速发展，使得其电解质锂盐研究开发日益火热，具 有新结构和功能的新锂盐不断被报道，目前从性能、价格、工艺等各个环节的综合考虑，市 场上最具代表性和发展前景的是二氟草酸硼酸锂(LiODFB)。其结合了四氟硼酸锂(LiBF 4) 和双草酸硼酸锂(LiBOB)的优势，热分解温度高达240°C，对电极材料基本没有腐蚀性，循环 性能好，水分敏感性低，良好的高低温性能，倍率性能和正负极相容性等优点，各方面性能 都优于目前锂离子电池所用的六氟磷酸锂，未来可能取代其成为锂电池电解质主盐。
[0003] 而制备二氟草酸硼酸锂的原料为草酸锂，草酸锂的纯度和性能指标影响着二氟草 酸硼酸锂的质量，从而对二氟草酸硼酸锂电解液体系的锂离子电池容量、循环次数、安全性 能都有着直接的影响。正因如此，生产出性能优异的高纯草酸锂是非常有必要的，目前传统 的制备草酸锂的方法主要是用碳酸锂或者氢氧化锂和草酸中和，生产的草酸锂纯度不高， 工艺过程控制不易，不适用于规模化生产，不能满足生产二氟草酸硼酸锂的需求。
【发明内容】
[0004] 针对现有工艺技术的不足，本发明的目的在于提供一种高纯草酸锂的制备方法， 工艺过程简单、可实施性强、安全环保、产品纯度高、可规模化连续生产。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种高纯草酸锂的制备方法，以工业级氢氧化 锂为原料，包括以下步骤：
[0006] (1)工业级单水氢氧化锂与纯水按1:5质量比在容器中溶解，搅拌至溶液澄清，得 到工业级氢氧化锂溶液；同时称取与所述工业级单水氢氧化锂中锂元素摩尔比为1: 2的草 酸，与1-1.5倍草酸质量的90_100°C纯水在容器中搅拌溶解得到草酸溶液，再从草酸溶液中 取10%-20%缓慢加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置10-30min，过滤除杂 至溶液清亮，得到过滤好的氢氧化锂溶液。
[0007] (2)从步骤（1)剩余草酸溶液中取其20-30%加入反应釜中，搅拌，然后缓慢加入步 骤(1)所得过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂 溶液，使之充分反应;然后采用均相合成，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同 时缓慢加入反应釜中，添加过程中持续搅拌，温度控制在50-80°C之间，加完后用氢氧化锂 或者草酸调节反应体系的pH值到7.0-7.5，继续搅拌10-30min。
[0008] (3)控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以5_15°C/h的速度降至常温，静置待白色沉 淀草酸锂全部沉入底部，可收集上层清液返回步骤(1)作为溶剂替代纯水循环利用。
[0009] (4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在100-200°c烘干3-6h得高纯 草酸锂成品。
[0010] 所述的草酸为质量含量2 99.9%的草酸。
[0011] 与现有技术相比，本发明的优势和有益效果在于：
[0012] (1)本发明以工业级单水氢氧化锂为原料，利用少量草酸先除杂除钙，同时优化了 各项工艺控制参数，采用均相合成法制备草酸锂，通过控制结晶温度使产生的草酸锂结晶 颗粒较大且稳定，从而保证了生产的草酸锂产品纯度高，反应过程中的母液和洗液均可循 环利用，从而大大降低了生产成本，提高了锂的利用率。
[0013] (2)反应在常规条件下进行，能耗低，工艺流程简单，没有对环境有害的气体和废 渣产生，适合于规模化连续生产。
[0014] (3)原料廉价易得，生产的产品纯度高，杂质元素含量低，整个过程元素利用率高， 产品质量满足制备锂离子电池二氟草酸硼酸锂电解质的要求。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1
[0016] -种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：
[0017] (1)将300kg工业级单水氢氧化锂加入到1500L纯水中，在塑料容器中溶解，搅拌至 溶液澄清，得到工业级氢氧化锂溶液。称取与锂元素摩尔比1:2的草酸(质量含量2 99.9 % ) 450kg，用450L温度90 °C的纯水在搪瓷容器中搅拌溶解得到草酸溶液，取90kg草酸溶液缓慢 加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置lOmin，过滤除杂至溶液清亮，得到过滤 好的氢氧化锂溶液。
[0018] (2)从步骤（1)剩余草酸溶液中取162kg加入反应釜中，搅拌，然后缓慢加入步骤 (1)所得过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂溶 液，使之充分反应;然后采用均相合成，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同时 缓慢加入反应釜中，添加过程中持续搅拌，温度控制在50°C左右，加完后用氢氧化锂或者草 酸调节反应体系的pH值为7.0，继续搅拌lOmin。
[0019] (3)控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以5°C/h的速度水浴降至常温，静置待白色 沉淀草酸锂全部沉入底部，收集上层清液返回步骤（1)作为溶剂替代纯水在下次反应中循 环利用。
[0020] (4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在IOOtC烘干6h得高纯草酸锂 成品203kg，广品各项指标见表一。
[0021] 实施例2
[0022] -种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：
[0023] (1)将300kg工业级单水氢氧化锂加入到1500L纯水中，在塑料容器中溶解，搅拌至 溶液澄清，得到工业级氢氧化锂溶液。称取与锂元素摩尔比1:2的草酸(质量含量2 99.9 % ) 450kg，用675L温度95°C的纯水在搪瓷容器中搅拌溶解得到草酸溶液，取169kg草酸溶液缓 慢加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置20min，过滤除杂至溶液清亮，得到过 滤好的氢氧化锂溶液。
[0024] (2)从步骤（1)剩余草酸溶液中取239kg加入反应釜中，搅拌，然后缓慢加入步骤 (1)所得过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂溶 液，使之充分反应;然后采用均相合成，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同时 缓慢加入反应釜中，添加过程中持续搅拌，温度控制在60°C左右，加完后用氢氧化锂或者草 酸调节反应体系的pH值为7.5，继续搅拌20min。
[0025] (3)控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以10°C/h的速度水浴降至常温，静置待白色 沉淀草酸锂全部沉入底部，收集上层清液返回步骤（1)作为溶剂替代纯水在下次反应中循 环利用。
[0026] (4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在150°C烘干4h得高纯草酸锂 成品185kg，广品各项指标见表一。
[0027] 实施例3
[0028] -种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：
[0029] (1)将400kg工业级单水氢氧化锂加入到2000L纯水中，在塑料容器中溶解，搅拌至 溶液澄清，得到工业级氢氧化锂溶液。称取与锂元素摩尔比1:2的草酸(质量含量2 99.9 % ) 600kg，用750L温度100°C的纯水在搪瓷容器中搅拌溶解得到草酸溶液，取135kg草酸溶液缓 慢加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置30min，过滤除杂至溶液清亮，得到过 滤好的氢氧化锂溶液。
[0030] (2)从步骤（1)剩余草酸溶液中取364kg加入反应釜中，搅拌，然后缓慢加入步骤 (1)所得过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂溶 液，使之充分反应;然后采用均相合成，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同时 缓慢加入反应釜中，添加过程中持续搅拌，温度控制70°C左右，加完后用氢氧化锂或者草酸 调节反应体系的pH值为7.2，继续搅拌30min。
[0031] (3)控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以15°C/h的速度水浴降至常温，静置待白色 沉淀草酸锂全部沉入底部，收集上层清液返回步骤（1)作为溶剂替代纯水在下次反应中循 环利用。
[0032] (4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在200°C烘干3h得高纯草酸锂 成品264kg，广品各项指标见表一。
[0033] 实施例4
[0034] -种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：
[0035] (1)将200kg工业级单水氢氧化锂加入到实施例3中收集的1000L上层清夜中，在塑 料容器中溶解，搅拌至溶液澄清，得到工业级氢氧化锂溶液。称取与氢氧化锂摩尔比1:2的 草酸(质量含量2 99.9 % ) 300kg，用450kg温度100 °C的纯水在搪瓷容器中搅拌溶解，从中取 150kg草酸溶液缓慢加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置lOmin，过滤除杂至 溶液清亮，得到过滤好的氢氧化锂溶液。
[0036] (2)从步骤（1)剩余草酸溶液中取150kg加入反应釜中，搅拌，然后缓慢加入步骤 (1)所得过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂溶 液，使之充分反应;然后采用均相合成，将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同时 缓慢加入反应釜中，添加过程中持续搅拌，温度控制在70°c左右，加完后用氢氧化锂或者草 酸调节反应体系的pH值为7.3，继续搅拌20min。
[0037] (3)控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以10°C/h的速度水浴降至常温，静置待白色 沉淀草酸锂全部沉入底部，收集上层清液返回步骤(1)作为溶剂循环利用。
[0038] (4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在200°C烘干3h得高纯草酸锂 成品201 kg，广品各项指标见表一 D
[0039] 表一为高纯草酸锂化学指标及实施例1、2、3、4所得产品的检测结果
【主权项】
1. 一种高纯草酸锂的制备方法，包括以下步骤： (1) 工业级单水氢氧化锂与纯水按1:5质量比在容器中溶解，搅拌至溶液澄清，得到工 业级氢氧化锂溶液;同时称取与所述工业级单水氢氧化锂中锂元素摩尔比为1:2的草酸，与 1-1.5倍草酸质量的90-100 °C纯水在容器中搅拌溶解得到草酸溶液，再从草酸溶液中取 10%-20%加入工业级氢氧化锂溶液中，搅拌至完全反应，静置10-30min，过滤除杂至溶液清 亮，得到过滤好的氢氧化锂溶液； (2) 从步骤（1)剩余草酸溶液中取其20-30%加入反应釜中，搅拌，然后加入步骤（1)所得 过滤好的氢氧化锂溶液，至底部有少量白色沉淀生成，停止加过滤好的氢氧化锂溶液，使之 充分反应;然后将剩余过滤好的氢氧化锂溶液和剩余草酸溶液同时加入反应釜中，添加过 程中持续搅拌，温度控制在50-80°C之间，加完后用氢氧化锂或者草酸调节反应体系的pH值 到7 · 0-7 · 5，继续搅拌 10-30min; (3) 控制步骤(2)所得草酸锂溶液温度以5-15°C/h的速度降至常温，静置待白色沉淀草 酸锂全部沉入底部； (4) 用离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在100-200°C烘干3-6h得高纯草酸锂成品。
【文档编号】C07C51/41GK105859542SQ201610428334
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】赵正红, 李兴, 徐涛
【申请人】湖北百杰瑞新材料股份有限公司