利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法技术

本发明专利技术公开一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，属于用于锂电池电解液的电解质制备技术领域，包括以下工艺步骤：A、单水氢氧化锂溶解；B、中和反应；C、过滤除杂；D浓缩脱水；E、乙醇脱水F、冷却结晶；G、真空一次干燥，粉碎；H、真空二次干燥、粉碎、包装。本发明专利技术利用电池级单水氢氧化锂与高氯酸锂制备出一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法工艺简单，收率高，经济价值高，而且对环境污染小。

Preparation of high-purity anhydrous lithium perchlorate from battery grade lithium hydroxide monohydrate

【技术实现步骤摘要】
利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法
本专利技术涉及用于锂电池电解质制备
，具体涉及一种无水高氯酸锂的制备方法，特别是涉及一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法。
技术介绍
我国自上世纪60年代开始进行锂电池的研究，90年代锂电池开始兴起，其中就包括锂一次电池和锂二次电池。高氯酸锂主要应用于锂电池的电解质，而作为锂电池的电解液中的电解质，对其含水量有着极其严格的要求，水分的含量是锂电池质量保证的关键。目前，无水高氯酸锂的制备主要有中和法以及复分解法。其中，中和法以氢氧化锂或者碳酸锂与高氯酸进行反应制备得到三水高氯酸锂，然而三水高氯酸锂的脱水过程及其复杂，脱水效果不好，并且得到的无水高氯酸锂水分含量普遍在0.5%左右；复分解法是以高氯酸钠与氯化锂进行反应得到含有氯化钠的三水高氯酸锂，因此，最终得到的无水高氯酸锂不仅水分含量高，而且主含量也不高，造成产品品质的不佳。进口的高氯酸锂价格又高，因此限制了高氯酸锂在锂电池领域的应用。
技术实现思路
针对现有的技术存在着不足，本专利技术提供了一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，克服了上述现有技术之不足，找到了一种简便，易操作，安全性可靠的工艺，能有效解决现有高氯酸锂的主含量不高，脱水困难所造成的含水量高的问题。专利技术的目的是提供一种工艺简单实用、生产成本低、设备投资少，容易大规模生产，并且制备的无水高氯酸锂颜色白、纯度高（纯度≥99.9%），水分含量≤250ppm的工艺方法。因此，本专利技术采取以下技术方案解决现有技术的难题一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法：第一步高氯酸锂溶液的制备，既采用电池级单水氢氧化锂与高氯酸进行中和反应生成高氯酸锂溶液。第二步高氯酸锂的浓缩脱水，既先常压下通过加热浓缩至一定的温度除去高氯酸锂中的自由水和一部分的结合水，得到的高氯酸锂带1~2个结合水，然后再通过加入的无水乙醇脱去剩余的结合水，最后真空干燥得到水分含量≤250ppm，主含量高达99.9%以上的无水高氯酸锂。整个过程中，对设备要求简单，对环境要求宽松，流程短，工艺简单。解决了传统生产时得到的高氯酸锂带结晶水所带来的脱水困难等问题，解决了传统工艺制备的高氯酸锂含水量高，纯度低的问题。其主要内容包括以下步骤：A、电池级单水氢氧化锂的溶解：在常温条件下，取200~400g电池级的单水氢氧化锂倒入装有纯水的反应容器中，纯水与单水氢氧化锂的质量液固比为2~3:1的纯水，搅拌10~20min，得到氢氧化锂溶液。B、中和反应：在常温下，向A步骤得到的氢氧化锂溶液在搅拌条件下缓慢倒入摩尔比Li:ClO4-为1:1的高氯酸溶液，高氯酸的加入速率为30~50ml/min，以不产生飞溅为宜，反应后用氢氧化锂调节pH为7~8，然后搅拌反应10~30min，以检测pH为7~8无变化为止。C、过滤除杂：在常温下，将上述得到pH为7~8的溶液趁热过滤，除去碱性不溶物及其他杂质，得到清澈透明的高氯酸锂溶液。D、浓缩脱水：将上述得到的清澈透明的高氯酸锂进行蒸发浓缩，浓缩温度至160~170℃，然后冷却至110~120℃得到高氯酸锂浆料。E、乙醇脱水：在常压下，向D步骤得到的高氯酸锂浆料中加入乙醇为高氯酸锂浆料的质量2~4倍，蒸发浓缩至120~150℃，此时，脱去了大部分的结晶水。F、冷却析晶：将E蒸发浓缩至120~150℃高氯酸锂乙醇水溶液，冷却至30~50℃，析出高氯酸锂晶料，然后进行过滤，得到高氯酸锂晶体。G、真空一次干燥，粉碎：将F中得到的高氯酸锂溶液放入真空干燥箱中以180~200℃干燥8~12h，然后在手套箱中进行粉碎。H、真空二次干燥、粉碎、包装：将G中得到的粉料高氯酸锂，放入真空干燥箱中，以200℃，真空干燥4h，然后在手套箱中以2000转/min，粉碎1~2min，至300目以下，得到高纯无水高氯酸锂。进一步地，所述步骤A加入纯水量为电池级单水氢氧化锂的2~3倍，保证氢氧化锂的大部分溶解的同时，减少纯水用量以减少后续蒸发浓缩的能耗，节约能源。进一步地，所述步骤B中高氯酸溶液为分析纯，质量浓度为70~72%，反应放热，高氯酸的加入应缓慢加入，以30~50ml/min速率加入，以不造成飞溅为宜，反应终点的pH为7~8，呈显弱碱性。进一步地，所述步骤C的溶液呈弱碱性，pH值为7~8，过滤采用3~5um的砂芯漏斗，能够除去碱性不溶物，以及其他杂质，如Fe、Pb等元素，可得到高纯的无水高氯酸锂进一步地，所述步骤D高氯酸锂溶液在常压下浓缩终点的温度为160~170℃，溶液中的自由水和一部分的结合水可脱去，此时的高氯酸锂溶液中只含有1~2个结晶水，冷却至110-120℃，得到高氯酸锂浆料。进一步地，所述E步骤使用乙醇脱水时，能够与水形成共沸物，在加热蒸馏作用下乙醇与水共沸出来，可达到脱水的目的，降低了脱水的难度，提高了产品的质量，且乙醇的加入量为高氯酸锂浆料的2~4倍。进一步地，所述步骤F浓缩的终点为120~150℃，冷却析晶至30~50℃，以得到的晶料体积占比30~35%为宜，且得到的晶料中含有乙醇和水的混合湿料。进一步地，所述步骤G和H真空干燥利用得到的高氯酸锂湿料中含有乙醇和水，乙醇和水形成共沸物，在200℃真空条件下可以出去，得到含水量≤250ppm的高氯酸锂。并且粉碎、包装的过程需要在惰性气体保护的手套箱中操作，惰性气体一般为氩气、氮气，手套箱中气氛中水分≤1ppm。具体的反应原理分析如下：使用电池级单水氢氧化锂和高氯酸中和反应，再以氢氧化锂调节溶液的pH为7-8，得到弱碱性溶液，过滤采用3-5um的砂芯漏斗，可除去碱性不溶物以及其它杂质，其反应方程式为：LiOH·H2O+HClO4→LiClO4+2H2O；得到的高氯酸锂溶液，通过常压蒸发浓缩可得到高氯酸锂水合物（约1-2个结晶水）。得到的高氯酸锂水合物利用水能与乙醇形成互溶共沸的原理，通过简单的蒸馏就能够将结合水带出来，达到脱水的目的，最终真空干燥得到高纯无水高氯酸锂。同时乙醇通过脱水又可重复利用。相对现有技术而言具有的优点是：工艺简单，原材料生产成本低，经济价值高，工业化容易实现，对环境污染小，并且得到含水量≤250ppm，颜色白，主含量99.9%以上的无水高氯酸锂。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术的一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，作进一步详细说明。本专利技术的一种利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，包括以下步骤：A、电池级单水氢氧化锂的溶解：在常温条件下，取200~400g电池级的单水氢氧化锂倒入装有纯水的反应容器中，纯水与单水氢氧化锂的质量液固比为2~3:1的纯水，搅拌10~20min，得到氢氧化锂溶液。B、中和反应：在常温下，向步骤A得到的氢氧化锂溶液在搅拌条件下缓慢倒入摩尔比Li:ClO4-为1:1的高氯酸溶液，高氯酸的加入速率为30~50ml/min，以不产生飞溅为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA、电池级单水氢氧化锂的溶解：在常温条件下，取200~400g电池级的单水氢氧化锂倒入装有纯水的反应容器中，纯水与单水氢氧化锂的质量液固比为2~3:1的纯水，搅拌10~20min，得到氢氧化锂溶液；/nB、中和反应：在常温下，向步骤A得到的氢氧化锂溶液在搅拌条件下缓慢倒入摩尔比Li:ClO

【技术特征摘要】
1.利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、电池级单水氢氧化锂的溶解：在常温条件下，取200~400g电池级的单水氢氧化锂倒入装有纯水的反应容器中，纯水与单水氢氧化锂的质量液固比为2~3:1的纯水，搅拌10~20min，得到氢氧化锂溶液；
B、中和反应：在常温下，向步骤A得到的氢氧化锂溶液在搅拌条件下缓慢倒入摩尔比Li:ClO4-为1:1的高氯酸溶液，高氯酸的加入速率为30~50ml/min，反应后用氢氧化锂调节pH为7~8，搅拌反应10~30min，以检测pH为7~8无变化为止；
C、过滤除杂：在常温下，将上述步骤B得到pH为7~8的溶液趁热过滤，除去碱性不溶物及其他杂质，得到清澈透明的高氯酸锂溶液；
D、浓缩脱水：将上述步骤C得到的清澈透明的高氯酸锂进行蒸发浓缩，浓缩温度至160~170℃，然后冷却至110~120℃得到高氯酸锂浆料；
E、乙醇脱水：在常压下，向步骤D得到的高氯酸锂浆料中加入乙醇为高氯酸锂浆料的质量2~4倍，蒸发浓缩至120~150℃，此时，脱去了大部分的结晶水；
F、冷却析晶：将步骤E蒸发浓缩至120~150℃高氯酸锂乙醇水溶液，冷却至30~50℃，析出高氯酸锂晶料，然后进行过滤，得到高氯酸锂晶体；
G、真空一次干燥，粉碎：将步骤F中得到的高氯酸锂溶液放入真空干燥箱中以180~200℃干燥8~12h，然后在手套箱中进行粉碎；
H、真空二次干燥、粉碎、包装：将步骤G中得到的粉料高氯酸锂，放入真空干燥箱中，以200℃，真空干燥4h，然后在手套箱中以2000转/min，粉碎1~2min，至300目以下，得到高纯无水高氯酸锂。


2.根据权利要求1所述的利用电池级单水氢氧化锂制备高纯无水高氯酸锂的方法，其特征在于：所述A步骤加入纯水量为电池级单水氢氧化锂的2~3倍，保证...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，叶明，廖萃，谢军，胡志华，胡玉，潘志芳，张阳阳，胡斌，刘明，彭爱平，
申请(专利权)人：江西赣锋锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36