【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池材料制備領域，特別涉及一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法。
技術介紹
1、磷酸二氫鋰作為磷酸鐵鋰的重要原料，可同時提供磷源和鋰源，不僅簡化了磷酸鐵鋰合成的生產流程，節省了采購成本和貯存成本，還避免了其他合成方法中使用磷酸二氫氨帶來的大量氨氣污染環境的問題，磷酸二氫鋰的應用正成為磷酸鐵鋰電池制造的主要選擇之一。磷酸二氫鋰的合成方法主要分為萃取法和中和法，萃取劑多為甲醇、乙醇、丙醇中一種或幾種混合物，價格高昂且屬危化品，回收困難，因此萃取法在大規模工業生產中應用有一定難度，中和法中，國內傳統的生產電池級磷酸二氫鋰普遍以電池級碳酸鋰、氫氧化鋰為鋰源，因此制造成本很高。
2、公開號cn113979413a提出了一種冷凍析雜合成磷酸二氫鋰的方法，其采用硫酸鋰為鋰源，混合磷酸二氫鈉后進行冷凍，分離芒硝得到磷酸二氫鋰溶液，但該方法仍有諸多缺陷，一方面所制得磷酸二氫鋰溶液氧化鋰濃度較低，后續需耗費大量蒸汽和時間進行蒸發濃縮，另一方面ca等雜質含量較高還需進一步處理才能達到電池級要求。公開號cn118515250a中利用硫酸鋰和磷酸一氨在堿性條件下沉磷酸鋰，磷酸鋰和磷酸反應制得磷酸二氫鋰溶液，該方法雖能得到電池級磷酸二氫鋰，但生產過程會產生大量硫酸銨廢水和硫酸鋇鹽，給廢水處理及環保帶來極大挑戰，另外這些專利并未提及常規ca、mg等雜質除雜過程，可見對其所用硫酸鋰原料也是存在一定技術要求，對降低成本帶來挑戰。公開號cn118561247a的申請中則利用含鋰母液和磷酸鹽發生沉鋰反應制得粗品磷酸鋰，而在得到磷
3、現有技術從生產成本、經濟效益以及環境保護等角度綜合考慮，仍存在較大提升空間。
4、為此，需要一種新的技術方案以解決上述技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，該方法操作簡單，對原料及設備要求不高，生產成本較低，且生產用水可多次循環使用，綠色環保，適合進行規模化的生產，得到的磷酸鋰及以其為原料制備的磷酸二氫鋰品質較好，能滿足電池級磷酸二氫鋰的質量要求。
2、本專利技術采用的技術方案是：
3、一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，包括以下步驟：
4、步驟1：將粗品單水硫酸鋰依次攪洗、溶解和過濾，得到初步除雜的硫酸鋰溶解液；
5、步驟2：將初步除雜的硫酸鋰溶解液用碳酸鹽初步除鈣，一次除鈣后液分別流過離子交換樹脂柱和活性炭吸附塔，得到深度除鈣及cod后的硫酸鋰完成液；
6、步驟3：往硫酸鋰完成液里加入液堿調整混合溶液中na+/so42-濃度比例后，進行降溫冷凍析出十水硫酸鈉，冷凍后的漿料離心分離得到硫酸鋰冷凍液和芒硝；
7、步驟4：將稀釋后的磷酸溶液和部分硫酸鋰冷凍液預混合，控制預混合液的ph呈弱酸性，隨后將剩余硫酸鋰冷凍液加入到預混合液中，在常溫下進行磷酸鋰沉鋰反應，待加料完成后繼續反應15～20min，過濾得粗品磷酸鋰濾餅和磷酸鋰沉鋰母液，濾餅用少量水淋洗，磷酸鋰母液可返回前工序用于粗品單水硫酸鋰的溶解；
8、步驟5：將粗品磷酸鋰用攪洗水進行攪洗，過濾后濾餅用少量水淋洗并烘干，得到電池級磷酸二氫鋰原料用磷酸鋰，攪洗母液循環使用，待硫酸根離子濃度富集后返回前工序溶解粗品硫酸鋰用；
9、步驟6：將制得的電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰加水和磷酸溶解制得磷酸二氫鋰溶液，溶液ph控制在2～3，隨后蒸發濃縮，冷卻結晶，離心后濾餅用磷酸二氫鋰飽和溶液淋洗并烘干，可得電池級磷酸二氫鋰產品。
10、通過采用上述工藝，使操作更簡單，降低對原料及設備的要求，降低生產成本，且生產用水可多次循環使用，綠色環保，適合進行規模化的生產，得到的磷酸鋰及以其為原料制備的磷酸二氫鋰品質較好，能滿足電池級磷酸二氫鋰的質量要求。
11、優選的，步驟1中粗品單水硫酸鋰采用呈堿性的磷酸鋰的沉鋰母液溶解，沉鋰母液的主要離子濃度包括：li2o：2～4g/l，p：≤0.05g/l，oh-：3～5g/l，過濾時添加1.5g/l的硅藻土助濾，得到初步除雜mg2+≤0.001g/l、li2o為40～50g/l的硫酸鋰溶解液。
12、通過采用上述工藝，利用磷酸鋰沉鋰母液中多余的oh-和粗品硫酸鋰中的mg、al等雜質發生反應生產mg(oh)2、al(oh)3沉淀從而進行除雜，同時回收母液中多余的li2o提高鋰收率，溶解硫酸鋰，降低廢水排放量。
13、優選的，步驟3中液堿加入硫酸鋰完成液后，混合溶液中na2+/so42-的摩爾比為2.0～2.4：1，冷凍溫度為-10～-3℃，硫酸鋰冷凍液中so42-≤40g/l。
14、通過采用上述工藝，混合液中na2+/so42-的摩爾比為2.0～2.4：1，若實際比例低于該值，冷凍后濾液中硫酸根偏高，若比例高于該值，一方面消耗液堿過多增加生產成本，另一方面濾液中雜質na離子也會增高。
15、優選的，步驟4中硫酸鋰冷凍液和磷酸的li/p摩爾比例為3:0.95，磷酸溶液和硫酸鋰冷凍液體積比為1:5，預混合溶液的ph為4.5～6.5，剩余硫酸鋰冷凍液加入時間為1～2h。
16、通過采用上述工藝，控制磷酸用量低于理論值，磷酸鋰沉鋰母液中p≤0.05g/l，母液返回前工序溶解粗品硫酸鋰時才不會生成磷酸鋰沉淀，從而避免造成渣帶鋰量過高，磷酸用量過低會造成沉鋰時鋰收率過低，稀磷酸溶液與部分硫酸鋰冷凍液預混合后混合液的ph值要求為4.5～6.5，呈弱酸性環境，保證無磷酸鋰晶體生成即可，預混合可加快反應時間，提高生產效率，控制剩余冷凍液的滴加時間，避免滴加過快導致磷酸鋰雜質較高，滴加過慢影響生產效率。
17、優選的，步驟5中攪洗水和粗品磷酸鋰的體積質量比，即ml：g為5～7：1，攪洗溫度為40～60℃，攪洗時間10～20min。
18、通過采用上述工藝，預先升溫至40～60℃增加攪洗除雜效果。
19、優選的，步驟6中制得的電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰中雜質na≤0.1％，so42-≤0.35％。
20、本專利技術與現有技術相比，具有以下有益效果：
21、1、本專利技術工藝采用的鋰源為粗品硫酸鋰，對純度無明顯要求，因此，對比以電池級碳酸鋰或氫氧化鋰為鋰源合成電池級磷酸二氫鋰，生產成本將大大降低。
22、2、本專利技術工藝流程簡單，利用硫酸鋰冷凍液一步合成電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰，無需磷酸鋰重結晶除雜步驟，相比以粗品磷酸鋰重結晶后的精制磷酸鋰為電池級磷酸二氫鋰的原料，節省了大量的磷酸、氫氧化鈉、水以及由此帶來的生產廢水處理問題。
23、3、本專利技術工藝過程將磷酸鋰沉鋰母液返回前工序溶解粗品硫酸鋰，一方面母液的循環使用大大降低了生產廢水的產生，使制造過程經濟環保，另一方面對母本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟1中粗品單水硫酸鋰采用呈堿性的磷酸鋰的沉鋰母液溶解，沉鋰母液的主要離子濃度包括：Li2O：2~4g/L，P：≤0.05g/L，OH-：3~5g/L，過濾時添加1.5g/L的硅藻土助濾，得到初步除雜Mg2+≤0.001g/L、Li2O為40~50g/L的硫酸鋰溶解液。
3.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟3中液堿加入硫酸鋰完成液后，混合溶液中Na2+/SO42-的摩爾比為2.0~2.4：1，冷凍溫度為-10~-3℃，硫酸鋰冷凍液中SO42-≤40g/L。
4.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟4中硫酸鋰冷凍液和磷酸的Li/P摩爾比例為3:0.95，磷酸溶液和硫酸鋰冷凍液體積比為1:5，預混合溶液的pH為4.5~6.5，剩余硫酸鋰冷凍液加入時間為1~2h。
5
6.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟6中制得的電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰中雜質Na≤0.1%，SO42-≤0.35%。
...【技術特征摘要】
1.一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟1中粗品單水硫酸鋰采用呈堿性的磷酸鋰的沉鋰母液溶解，沉鋰母液的主要離子濃度包括：li2o：2~4g/l，p：≤0.05g/l，oh-：3~5g/l，過濾時添加1.5g/l的硅藻土助濾，得到初步除雜mg2+≤0.001g/l、li2o為40~50g/l的硫酸鋰溶解液。
3.根據權利要求1所述的一種低成本電池級磷酸二氫鋰原料磷酸鋰的合成方法，其特征在于：所述步驟3中液堿加入硫酸鋰完成液后，混合溶液中na2+/so42-的摩爾比為2.0~2.4：1，冷凍溫度為-10~-3℃，硫酸鋰冷凍液中s...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李南平，趙小宇，蔣燕鋒，沙亞利，王曉青，
申請(專利權)人：江蘇容匯通用鋰業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。