利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，解决了现有的粗磷酸锂和粗磷酸的提纯工艺复杂，纯度和收率不高的技术问题。本发明专利技术包括如下步骤：步骤1：将粗磷酸锂和水混合，加入磷酸调节pH值，加入除杂剂，搅拌反应，固液分离得到磷酸二氢锂母液和废渣；步骤2：向磷酸二氢锂母液中加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值，升温反应，固液分离得到磷酸锂湿饼和母液，干燥磷酸锂湿饼得到电池级磷酸锂。本发明专利技术具有工艺简单、得到的磷酸锂纯度高且Li和P的收率高等优点。且Li和P的收率高等优点。且Li和P的收率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，具体涉及利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法。

技术介绍

[0002]近年来随着锂电池行业快速发展，生产锂电池正极材料的主要原料碳酸锂的需求量也大幅增加，电池级碳酸锂价格已攀升至50万元/吨左右。
[0003]由于锂电池的大量使用导致锂电池回收量也越来越大，据不完全统计2022年回收锂量折算成碳酸锂约有2万吨。而回收粗磷酸锂作为回收锂电池的产品在市场上也会越来越多，虽然目前来看其价格低廉，但是重金属杂质含量太高，极大地限制了其应用。
[0004]另外锂离子电池材料需要磷源，采用回收粗磷酸来制备获得新能源电池材料的磷源，成本是极具优势的，但是回收粗磷酸中含有大量的金属杂质，包括铝、镁、锰、钾、钠等。目前，大多数厂家采用料浆法净化磷酸，磷的收率最多只有90％，溶液中仍然存在部分的高价金属杂质，不能满足材料要求。
[0005]综上所述，目前在磷酸锂和磷酸的回收处理上，进一步改进提纯工艺和提高收率具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的粗磷酸锂和粗磷酸的提纯工艺复杂，纯度和收率不高。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：将粗磷酸锂和水混合，加入磷酸调节pH值，加入除杂剂，反应后固液分离得到磷酸二氢锂母液和废渣；
[0010]步骤2：磷酸二氢锂母液升温后加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值，反应后固液分离得到磷酸锂湿饼和母液，干燥磷酸锂湿饼得到电池级磷酸锂。
[0011]本专利技术考虑到目前粗磷酸锂的提纯要达到好的效果，需要多步提纯，需要对粗磷酸锂先进行水洗一次除杂，分离后再加磷酸反应和除杂剂而后分离得到磷酸二氢锂母液，这是二次除杂，现有的这种方法导致工序复杂。
[0012]本专利技术出于既要减少工序，又要提高粗磷酸锂的纯度和收率的考虑，主要的工艺设计原理是：将粗磷酸锂和水混合，直接加入磷酸调节PH值，并加入除杂剂，而后反应，固液分离得到一次提纯后的磷酸二氢锂母液，本方法无需预先对粗磷酸锂进行提纯，方法更简单，对磷酸二氢锂母液升温后再加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值并反应，制备出电池级磷酸锂。
[0013]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，在步骤1中，所述磷酸为粗磷酸，磷酸调节PH为3
‑
5，粗磷酸锂和水质量比为1.0:(10.0
‑
20.0)。
[0014]本专利技术为了减少除杂工序和获得纯度和收率更高的磷酸锂，减少粗磷酸的使用，调节起始点的PH值为3
‑
5，由于磷酸用量少，会存在部分磷酸锂不溶，从而损失磷酸锂，为了防止磷酸锂不溶而损失的情况，增大了水与粗磷酸的质量比，达到(10
‑
20)：1，在此范围的水料比可以使得由于粗磷酸较少而未完全溶解的磷酸锂全部溶解，此外，增大水量也使得反应物的浓度降低，更为分散，使得反应更均匀，且除杂剂更分散，与粗磷酸锂接触越充分，除杂效果也越好。
[0015]另一方面，粗磷酸加入量少，后面碳酸锂或氢氧化锂添加量也对应加得少，这可以增加粗磷酸锂占最后得到的磷酸锂中的比例，提高粗磷酸锂的收率。
[0016]该方法中原料均可以采用回收的粗磷酸锂和粗磷酸，实现锂源和磷源的双重高效回收。
[0017]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，所述步骤2中，在向磷酸二氢锂母液中加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值的同时加入分散剂。
[0018]进一步地，所述分散剂为无水乙醇或者乙二醇。
[0019]分散剂的使用会使得形成的磷酸锂尽可能的不包裹钠、钾盐，其次，使得磷酸锂粒径和形貌均一，便于后续过滤处理，获得更高品质的电池级磷酸锂。
[0020]所述分散剂的添加量为磷酸二氢锂母液质量的1
‑
2wt％。
[0021]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，步骤1中，所述除杂剂为氟化钠和硫化钠的混合物或者氟化铵和硫化铵的混合物，所述除杂剂的添加量为粗磷酸锂质量的0.5
‑
2wt％。
[0022]进一步地，所述氟化钠和硫化钠的质量比为1：1，所述氟化铵和硫化铵的质量比为1：1。
[0023]本专利技术采用了混合型除杂剂，在步骤1中与大量液体混合均匀，分散性好，对粗磷酸锂的除杂效果好。
[0024]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，步骤1中，所述反应在搅拌条件下进行，反应温度为30
‑
50℃，反应时间为10
‑
30min。
[0025]本专利技术通过合理温度和反应时间的选择，既保证了反应完全，又能在低能耗的前提下提高反应效率。
[0026]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，步骤2中，所述磷酸二氢锂母液在30
‑
50℃搅拌条件下加入分散剂，同时加入碳酸锂或者氢氧化锂，碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值为6
‑
8.5。
[0027]分散剂有利于分散原料使得反应是循序渐进地较匀速进行，使得生成的磷酸锂颗粒更均匀，由于颗粒均匀，不会出现颗粒级差，使得固液分离更好进行，可以选择效率更高的抽滤，同时，反应生成磷酸后，在分散剂的作用下，磷酸锂不团聚，尽可能地不包裹钠、钾盐，提高最终的磷酸锂的纯度，具有更高品质。
[0028]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，步骤2中，反应温度为70
‑
90℃，反应时间为30
‑
60min，干燥温度为80
‑
100℃。
[0029]本专利技术通过合理温度和反应时间的选择，既保证了反应完全，又能在低能耗的前提下提高反应效率，并获得高纯度的磷酸锂。
[0030]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，步骤1和步骤2中
的固液分离方式均为抽滤。
[0031]本专利技术通过制备工艺的改进，如温度、时间和分散剂的优选组合获得了颗粒均匀的磷酸锂，更利于抽滤，可以替代离心分离，降低能耗和昂贵的设备投入。
[0032]本专利技术优选的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，该方法还包括步骤3：将步骤2得到的母液代替步骤1中的水进行母液循环，循环至得到的磷酸锂Na和K含量分别为90
‑
110ppm时停止循环，并在最后一次得到的母液中加入碱调节pH值，在80℃下搅拌反应30
‑
60min，抽滤分离得到粗品磷酸锂湿饼，再转入到粗磷酸锂中进行后续除杂。
[0033]进一步地，所述步骤3中的碱为氢氧化钠。
[0034]进一步地，为了减少杂质带入，本专利技术中所用的水为去离子水。
[0035]本专利技术具有如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将粗磷酸锂和水混合，加入磷酸调节pH值，加入除杂剂，反应后固液分离得到磷酸二氢锂母液和废渣；步骤2：磷酸二氢锂母液升温后加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值，反应后固液分离得到磷酸锂湿饼和母液，干燥磷酸锂湿饼得到电池级磷酸锂。2.根据权利要求1所述的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，步骤1中，所述磷酸为粗磷酸，磷酸调节PH为3
‑
5，粗磷酸锂和水质量比为1.0:(10.0
‑
20.0)。3.根据权利要求1或2所述的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，所述步骤2中，在向磷酸二氢锂母液中加入碳酸锂或者氢氧化锂调节pH值的同时加入分散剂。4.根据权利要求3所述的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，所述分散剂为无水乙醇或者乙二醇。5.根据权利要求1或2所述的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，步骤1中，所述除杂剂为氟化钠和硫化钠的混合物或者氟化铵和硫化铵的混合物，所述除杂剂的添加量为粗磷酸锂质量的0.5
‑
2wt％。6.根据权利要求1或2所述的利用粗磷酸锂和粗磷酸制备电池级磷酸锂的方法，其特征在于，步骤1中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志磊，宫东杰，付全军，罗显明，田友洪，
申请(专利权)人：德阳川发龙蟒新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：