一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法技术

本发明专利技术涉及碳酸锂精制技术领域，具体为一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法：对废钴酸锂电池正极材料LiCoO2加酸洗脱得到锂离子筛HCoO2；将上述锂离子筛水洗、干燥、研磨至300目后，与线性低密度聚乙烯、聚异丁烯、抗氧化剂、硬脂酸钙混炼拉片，尼龙网布增强热压得到HCoO2型锂离子交换膜；用HCoO2型锂离子交换膜电解氯化锂溶液制取高纯氢氧化锂溶液；高纯氢氧化锂溶液经碳化、清洗、干燥、研磨后得到最终产品高纯碳酸锂，其纯度可达99.995％。99.995％。

【技术实现步骤摘要】
一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法


[0001]本专利技术涉及碳酸锂精制
，具体为一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法。

技术介绍

[0002]碳酸锂是锂化合物中最重要的锂盐，是制备其他高纯锂化合物和锂合金的主要原料。进入21世纪后，随着信息产业的高速发展，纯度大于99.9％的高纯碳酸锂作为制备锂离子电池的正极材料、电解质原料正越来越受到人们的关注。
[0003]离子膜电解法是一种较为常用的碳酸锂制备方法。粗锂盐溶液经阳离子交换树脂或螯合树脂处理后，溶液中的多价阳离子被吸附去除，得到高纯度锂盐溶液。以高纯度的锂盐溶液作为阳极液，氢氧化锂溶液作为阴极液，两者间用阳离子交换膜隔开，电解制取的高纯氢氧化锂经二氧化碳碳化后即可得到碳酸锂沉淀，再经清洗、干燥、研磨后得到最终产品高纯碳酸锂。但该方法需要结合离子交换树脂进行预处理，且树脂吸附饱和后还需进行再生处理，不仅增加了工艺复杂度，还会产生一定量的废酸、废碱；同时离子膜电解过程中，钠、钾等一价阳离子也会随锂离子一道进入阴极液中，使电解产物氢氧化锂中含有一定量的氢氧化钠、氢氧化钾等杂质，最终影响碳酸锂产品的纯度。
[0004]因此，急需研制一种新的离子膜电解法，在提高碳酸锂产品纯度的同时降低其工艺的复杂度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是研制一种HCoO2型锂离子交换膜电解法、并将其应用于高纯碳酸锂的制备，在提高碳酸锂产品纯度的同时降低其工艺的复杂度。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007](1)对废钴酸锂电池进行放电、拆解，取出电池正极材料LiCoO2；将上述正极材料加入到0.5～0.6mol/L的盐酸中，常温搅拌24～30h后得到锂离子筛HCoO2；将上述锂离子筛水洗、干燥后研磨至300目备用。
[0008](2)按锂离子筛HCoO266％～69％、线性低密度聚乙烯23％～26％、聚异丁烯6％、抗氧化剂0.4％、硬脂酸钙1.6％的比例，先将线性低密度聚乙烯、聚异丁烯加入密炼机混炼均匀后，再加入锂离子筛HCoO2、抗氧化剂、硬脂酸钙继续混炼至均匀；将上述混合物加入开炼机中开炼拉片，得到厚度0.4mm的膜片；将上述膜片上下两面各加一层60目的尼龙网布于热压机中热压成膜，冷却后得到成品HCoO2型锂离子交换膜。
[0009](3)以粗氯化锂配制22.6％的氯化锂溶液作为阳极液，以99.9％的高纯氢氧化锂配制0.1％的氢氧化锂溶液作为阴极液，两者间用HCoO2型锂离子交换膜隔开；电解过程中阳极液中的Li
+
通过HCoO2型锂离子交换膜进入阴极液中，与阴极液中水分子电解出的OH
‑
结合生成LiOH，最终在阴极液中得到12.8％的氢氧化锂溶液；电解后的阳极液回用于配制氯化锂溶液。
[0010](4)上述12.8％的氢氧化锂溶液经二氧化碳碳化后得到碳酸锂沉淀，再经清洗、干燥、研磨后得到最终产品高纯碳酸锂，其纯度可达99.995％。
[0011]其中：密炼、开炼温度控制在140～145℃，热压温度控制在125～135℃，热压压力控制在13～14MPa。
[0012]其中：HCoO2型锂离子交换膜是一种阳离子交换膜，由于锂离子筛HCoO2的存在，其只允许锂离子通过，其他阳离子及阴离子均无法通过该膜。
[0013]其中：Li
+
+HCoO2＝LiCoO2+H
+
及Li
+
+LiCoO2＝LiCoO2+Li
+
为HCoO2型锂离子交换膜的反应方程。
[0014]其中：2Cl
‑
‑
2e
‑
＝Cl2↑
为阳极的反应方程。
[0015]其中：2H2O+2e
‑
＝H2↑
+2OH
‑
及OH
‑
+Li
+
＝LiOH为阴极的反应方程。
[0016]其中：2LiOH+CO2＝Li2CO3↓
+H2O为氢氧化锂的碳化反应方程。
[0017]本专利技术的有益效果是：所制备的HCoO2型锂离子交换膜只允许锂离子通过，其他阳离子及阴离子均无法通过该膜；工艺更加简洁，不需要额外采用离子交换树脂预处理锂盐溶液；碳酸锂产品的纯度可达99.995％；可以实现废旧钴酸锂电池正极材料的二次利用。
具体实施方式
[0018]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但并不作为对本专利技术的限定。
[0019]实施例1：
[0020](1)对废钴酸锂电池进行放电、拆解，取出电池正极材料LiCoO2；将上述正极材料加入到0.5mol/L的盐酸中，常温搅拌30h后得到锂离子筛HCoO2；将上述锂离子筛水洗、干燥后研磨至300目备用。
[0021](2)按锂离子筛HCoO266％、线性低密度聚乙烯26％、聚异丁烯6％、抗氧化剂0.4％、硬脂酸钙1.6％的比例，先将线性低密度聚乙烯、聚异丁烯加入密炼机140℃混炼均匀后，再加入锂离子筛HCoO2、抗氧化剂、硬脂酸钙继续140℃混炼至均匀；将上述混合物加入开炼机中140℃开炼拉片，得到厚度0.4mm的膜片；将上述膜片上下两面各加一层60目的尼龙网布于热压机中125℃、14MPa热压成膜，冷却后得到成品HCoO2型锂离子交换膜。
[0022](3)以粗氯化锂配制22.6％的氯化锂溶液作为阳极液，以99.9％的高纯氢氧化锂配制0.1％的氢氧化锂溶液作为阴极液，两者间用HCoO2型锂离子交换膜隔开；电解过程中阳极液中的Li
+
通过HC
o
O2型锂离子交换膜进入阴极液中，与阴极液中水分子电解出的OH
‑
结合生成LiOH，最终在阴极液中得到12.8％的氢氧化锂溶液；电解后的阳极液回用于配制氯化锂溶液。
[0023](4)上述12.8％的氢氧化锂溶液经二氧化碳碳化后得到碳酸锂沉淀，再经清洗、干燥、研磨后得到最终产品高纯碳酸锂，其纯度可达99.995％。
[0024]实施例2：
[0025](1)对废钴酸锂电池进行放电、拆解，取出电池正极材料LiCoO2；将上述正极材料加入到0.6mol/L的盐酸中，常温搅拌24h后得到锂离子筛HCoO2；将上述锂离子筛水洗、干燥后研磨至300目备用。
[0026](2)按锂离子筛HCoO269％、线性低密度聚乙烯23％、聚异丁烯6％、抗氧化剂
0.4％、硬脂酸钙1.6％的比例，先将线性低密度聚乙烯、聚异丁烯加入密炼机145℃混炼均匀后，再加入锂离子筛HCoO2、抗氧化剂、硬脂酸钙继续145℃混炼至均匀；将上述混合物加入开炼机中145℃开炼拉片，得到厚度0.4mm的膜片；将上述膜片上下两面各加一层60目的尼龙网布于热压机中135℃、13MPa热压成膜，冷却后得到成品HCoO2型锂离子交换膜。
[0027](3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法，其特征在于：(1)对废钴酸锂电池进行放电、拆解，取出电池正极材料LiCoO2；将上述正极材料加入到0.5～0.6mol/L的盐酸中，常温搅拌24～30h后得到锂离子筛HCoO2；将上述锂离子筛水洗、干燥后研磨至300目备用。(2)按锂离子筛HCoO266％～69％、线性低密度聚乙烯23％～26％、聚异丁烯6％、抗氧化剂0.4％、硬脂酸钙1.6％的比例，先将线性低密度聚乙烯、聚异丁烯加入密炼机混炼均匀后，再加入锂离子筛HCoO2、抗氧化剂、硬脂酸钙继续混炼至均匀；将上述混合物加入开炼机中开炼拉片，得到厚度0.4mm的膜片；将上述膜片上下两面各加一层60目的尼龙网布于热压机中热压成膜，冷却后得到成品HCoO2型锂离子交换膜。(3)以粗氯化锂配制22.6％的氯化锂溶液作为阳极液，以99.9％的高纯氢氧化锂配制0.1％的氢氧化锂溶液作为阴极液，两者间用HCoO2型锂离子交换膜隔开；电解过程中阳极液中的Li
+
通过HCoO2型锂离子交换膜进入阴极液中，与阴极液中水分子电解出的OH
‑
结合生成LiOH，最终在阴极液中得到12.8％的氢氧化锂溶液；电解后的阳极液回用于配制氯化锂溶液。(4)上述12.8％的氢氧化锂溶液经二氧化碳碳化后得到碳酸锂沉淀，再经清洗、干燥、研磨后得到最终产品高纯碳酸锂，其纯度可达99.995％。2.根据权利要求1所述的一种HCoO2型锂离子交换膜电解制备高纯碳酸锂的方法，其特征在于：密...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷衡，
申请(专利权)人：深圳苏邦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：