一种高纯草酸锂的制备方法

背景技术

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(LiBF4)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。

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

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。

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：

(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。

(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。

(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。

(4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在100-200℃烘干3-6h得高纯草酸锂成品。

所述的草酸为质量含量299.9%的草酸。

与现有技术相比，本发明的优势和有益效果在于：

(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。

(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。

(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

一种高纯草酸锂的制备方法，步骤如下：

(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299.9%)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10min，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10min。

(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。

(4)用衬四氟离心机甩干步骤(3)所得草酸锂，湿料在100tC烘干6h得高纯草酸锂成品203kg。