電池用氟化鋰的制備方法

氟化鋰為一種重要的無機氟材料，分子式為LiF，常溫下觀察為白色粉末，屬于難溶物質。因其出色的物理化學性能，已被廣泛的應用在鋁、陶瓷、光學等行業。隨著技術的進步，氟化鋰的制備方法也得到了長足的進展?？茖W技術的進步，對氟化鋰的要求也越來越高，所以如何制備出更好性能的氟化鋰，不但是科技進步的需求，也是當前市場的需要。

     目前氟化鋰的制備方法主要有直接合成法、高溫煅燒法和萃取法。

1、直接合成法

     直接合成法主要是將氟源與鋰源混合攪拌反應制得氟化鋰，利用氟化鋰的難溶性，將其在溶液中過濾分離出，得到固體氟化鋰。因具有成本低、操作工藝簡單，在目前的生產制備中占有主要的地位。但生產出的氟化鋰純度較低，并不適合鋰電池制造的需求。

     1.1 以磷肥工業副產氟硅酸與氨水混合進行氨解反應，得到氟化銨溶液和副產白炭黑，之后將氟化銨溶液與氫氧化鋰或碳酸氫鋰溶液混合，恒溫下攪拌反應，制得氟化鋰料漿。經分離、洗滌、干燥得氟化鋰產品，化學反應:

H2SiF6+6NH3·H2O→6NH4F+SiO2↓+4H2O

NH4F+LiOH→LiF+NH3H2O

Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3

LiHCO3+NH4F→LiF↓+NH3↑+CO2↑+H2O

     該工藝不但實現了磷肥生產過程中氟資源的綜合利用，并且無三廢產生，具有良好的環境效益與經濟效益。

     1.2 以磷肥副產氟化鈉作為氟源，氫氧化鋰為鋰源制備工業級氟化鋰。將氟硅酸或氟硅酸鈉與氫氧化鈉反應生成氟化鈉和白炭黑。將氟化鈉與氫氧化鋰反應，生成氟化鋰和氫氧化鈉，然后經濾洗收得氟化鋰和氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉循環使用。

H2SiF6+6NaOH→6NaF+SiO2↓+4H2O

Na2SiF6+4NaOH→6NaF+SiO2↓+2H2O

NaF+LiOH→LiF↓+NaOH

     在優化工藝條件下生產出的氟化鋰達到了GB/T22666-2008標準。并把反應產生的廢堿氫氧化鈉用于生產氟化鈉，廢堿利用率達78%以上。

     1.3 以工業氟化鋰或副產氟化鋰為原料，以無機酸為分解劑分解收得鋰鹽溶液和HF，將鋰鹽溶液轉化為氫氧化鋰，再以HF為沉淀劑收得電池級氟化鋰，產品質量符合YS/T 661-2016標準。

2LiF+H2SO4→Li2SO4+2HF↑

Li2SO4+Ca(OH)2→2LiOH+CaSO4↓

LiOH+HF→LiF↓+H2O

2、高溫煅燒法

     高溫煅燒法生產高純度氟化鋰，具有工藝簡單，穩定性好等優點。煅燒主要是除去氟化鋰中的雜質，從而達到純度要求。使用此法使雜質在高溫下容易分解，且高溫下雜質不與氟化鋰反應。

     2.1 以六氟磷酸鋰作為原料制備高純度氟化鋰，具體步驟如下:首先采用液氨與HF在四氟反應容器中生成高純氟化銨溶液;然后將六氟磷酸鋰用熱水溶解，將溶解后的溶液加入到氟化銨溶液中，生成氟化鋰料漿;將料漿過濾洗滌后放入流動氮氣保護電阻爐，在200～400℃進行加熱5～48h，漿料內的NH4NO3全部分解，留下高純LiF粉體。該方法制備出的氟化鋰純度高、性質穩定。

NH3+HF→NH4F

LiPF6+NH4F→LiF↓+NH4PF6

     2.2 將工業級氫氧化鋰溶解，萃取除去雜質得到純凈的氫氧化鋰溶液，向純凈的氫氧化鋰溶液中加氟化氫銨溶液，并于控溫條件下攪拌反應，反應完成后，經陳化、析晶、濾洗、干燥、煅燒制得氟化鋰成品。該工藝原料廉價易得，工藝簡單，產品雜質含量低，產率高，有利于工藝生產。

2LiOH+NH4HF2→2LiF↓+NH3↑+2H2O

3、萃取法

     萃取法是利用萃取劑將鋰鹽溶液中的一些金屬離子或其它雜質去除，然后再與HF或其它含氟原料反應，進而得到氟化鋰。萃取法可以制備出超高純度的氟化鋰，但在反應過程中產生大量溶劑，易造成后續廢液處理成本的增加。

     工藝步驟：首先將原料氫化鋰用硝酸或乙酸溶解，溶液采用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨(APDC)-甲基異丁基甲酮(MIBK)萃取提純后，水相加入HF沉淀得到氟化鋰，沉淀繼續使用HF洗滌，在真空條件下緩緩干燥，得到高純氟化鋰。

     以上所述生產氟化鋰所用原料，如粗Li2CO3或工業Li2CO3、碳酸氫鋰、氫氧化鋰、粗氟化鋰、氫化鋰等由含鋰礦物或電解鋁行業所產含鋰固廢提取、制得。

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