電池級碳酸鋰的生產(chǎn)及其應(yīng)用

陳奕，李永華，劉德敏

(江蘇省海洋化工工程技術(shù)研究中心，江蘇連云港222004)

0引言

碳酸鋰是鋰鹽工業(yè)的基礎(chǔ)原料，不僅可以直接使用，還可以作為原料制備各種附加值高的鋰鹽及其化合物。高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域如彩色螢光粉、藥用及鋰電池等電子材料對碳酸鋰質(zhì)量的要求很高，工業(yè)級碳酸鋰(GB/T11075-2003)必須通過精制除去其中的無機(jī)鹽類等雜質(zhì)才能達(dá)到各種不同專用品的質(zhì)量指標(biāo)要求。

根據(jù)電池級微粉碳酸鋰專用產(chǎn)品的質(zhì)量要求，結(jié)合市場需求，江蘇省海洋化工工程技術(shù)研究中心進(jìn)行了工業(yè)級碳酸鋰精制電池級碳酸鋰的工業(yè)試驗、試生產(chǎn)，取得了良好效果，產(chǎn)品用于生產(chǎn)鈷酸鋰等電池材料獲得了成功。

1碳酸鋰的精制方法

工業(yè)級碳酸鋰的生產(chǎn)方法有兩種：一是采用傳統(tǒng)的鋰礦石，如鋰輝石、鋰云母等生產(chǎn)，二是采用含鋰鹵水，如鹽湖鹵水、地下鹵水等生產(chǎn)。產(chǎn)品中均含有一定量的水溶性雜質(zhì)和水不溶性雜質(zhì)，不能滿足電池級微粉碳酸鋰質(zhì)量要求，需要精制處理。根據(jù)原料的性質(zhì)及雜質(zhì)的種類，可采用不同的精制方法除去雜質(zhì)。

以工業(yè)級碳酸鋰為原料生產(chǎn)高純碳酸鋰，有苛化法、電解法、氫化分解法等。苛化法是將工業(yè)碳酸鋰用石灰苛化，經(jīng)除雜處理后轉(zhuǎn)化成氫氧化鋰，再用二氧化碳碳化制取高純碳酸鋰；電解法是用鹽酸處理工業(yè)碳酸鋰，除去酸不溶物和鈣鎂等雜質(zhì)后，通過電解制得高純氫氧化鋰溶液，之后，利用二氧化碳碳化法制取高純碳酸鋰；氫化分解法是將碳酸鋰轉(zhuǎn)化成溶解度較大的碳酸氫鋰，而大部分雜質(zhì)(如Ca2+、Mg2+等)不被氫化，以不溶性碳酸鹽的形式通過過濾除去，然后加熱碳酸氫鋰溶液制得高純碳酸鋰。

目前，我國工業(yè)級碳酸鋰主要從智利和美國進(jìn)口，且大多為鹵水法產(chǎn)品。本中心根據(jù)市場供應(yīng)的工業(yè)級碳酸鋰產(chǎn)品的性質(zhì)及含雜質(zhì)的種類，經(jīng)過實驗室條件實驗，確定了合適的工藝流程及工藝操作參數(shù)，并據(jù)此建成一套500t/a電池級碳酸鋰生產(chǎn)裝置。該裝置可以根據(jù)不同用戶需要，生產(chǎn)多種規(guī)格、多種粒徑的高純碳酸鋰產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝流程見圖1、圖2。

2產(chǎn)品質(zhì)量及其應(yīng)用

電池級微粉碳酸鋰系白色粉末，體積質(zhì)量2.11，熔點618℃，沸點735℃，微溶于水，不溶于醇，易溶于酸，主要用于電池行業(yè)制造鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等電極材料，也用于充電鋰電池中作非水溶液電解質(zhì)等，具有良好的電化學(xué)性能，應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。

本中心生產(chǎn)的電池級微粉碳酸鋰產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)見表1。

3結(jié)論

以工業(yè)級碳酸鋰為原料，通過本中心自行開發(fā)的精制技術(shù)，可以制備質(zhì)量好的電池級微粉碳酸鋰，多年的生產(chǎn)實踐證明，該產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)鈷酸鋰等電極材料。4

參考文獻(xiàn)

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[3]張維潤，等.電滲析工程學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1995，81-85.