[发明专利]制备碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备碳酸锂的方法，其中所述碳酸锂特别可用作电子材料和光学工业材料的原材料。本发明还涉及制备高纯度碳酸锂的方法。

更具体而言，本发明涉及制备碳酸锂的方法，所述方法特别适合于由含氯化锂的卤水来制备纯度使得其可用作锂电池材料这样的高纯度碳酸锂。本发明还涉及制备高纯度碳酸锂的方法，包括纯化碳酸锂并将其回收。

背景技术

碳酸锂已经被用于各种应用中，所述应用例如为耐热玻璃、光学玻璃等的配合剂，陶瓷材料，用作移动电话和笔记本电脑电池的锂二次电池的原材料，电解质材料，以及用于半导体激光器等的铌酸锂单晶和钽酸锂单晶的原材料。

碳酸锂所需的特性根据其应用而不同并且改变。例如，当碳酸锂用作上述的电子材料或光学工业材料时，大量的杂质可使其电学性能或光学性能劣化。因此，碳酸锂需要含有较少杂质并具有高纯度。此外，作为锂二次电池的原材料，需要纯度不低于97%的碳酸锂，优选纯度不低于98%的碳酸锂，更优选纯度不低于99%的碳酸锂，进一步更优选纯度不低于99.5%的碳酸锂。另外，在某些情况下要求其中不同金属和其他杂质的含量为几ppm水平、甚至小于或等于1ppm的高纯度碳酸锂。

碳酸锂由天然存在的锂资源制备，并且作为其中具有高浓度和大量的这种锂的锂资源，有锂矿床和洲际盐湖中的卤水。然而，目前使用洲际盐湖中的卤水来制备碳酸锂占大部分（参见非专利文献1和2）。

此外，对于由卤水进行的制备而言，随着电动车开发的发展，锂电池作为驱动力源已经倍受青睐，并且作为其大量消耗的供应源，作为锂资源的卤水再次受到关注（参见非专利文献1和2）。

可获得卤水的盐湖仅存在于有限的区域（如中国、美国、智利、阿根廷和玻利维亚），分布不均匀。

特别是，安第斯山脉（Andean）区域的盐湖，如阿塔卡玛（智利）、翁布雷穆埃尔托（阿根廷）和乌尤尼（玻利维亚），锂储备丰富（参见非专利文献1）。事实上，使用该区域中的卤水作为锂的原材料来制备大量的碳酸锂（参见非专利文献2）。

安第斯山脉的这些盐湖的卤水中锂（Li）浓度为约0.05%至0.3%。在太阳下浓缩至约6%后，该卤水被用于上述碳酸锂等的制备。在这种情况下，其以氯化锂的形式用于碳酸锂等的制备。

在这些卤水中，除了锂外，还含有高浓度的钠、钾、镁等，并且为了制备高纯度碳酸锂，需要分离除去这些成分。另外在常规技术中，在碳酸化反应前或反应后也除去这些成分。

关于碳酸锂，如上所述，需要高纯度的碳酸锂，并且前面也描述了在某些情况下要求碳酸锂含有小于或等于1ppm的杂质。

制备这种高纯度碳酸锂的方法（例如）包括：这样的方法，其中对通过使粗碳酸锂与二氧化碳反应而获得的含碳酸氢锂的水溶液进行微过滤，然后将该含碳酸氢锂的水溶液进行热处理以析出碳酸锂（参见专利文献1）；以及这样的方法，其中用离子交换组件来处理通过将粗碳酸锂与二氧化碳反应而获得的含碳酸氢锂的水溶液，然后将该含碳酸氢锂的水溶液进行热处理以析出碳酸锂（参见专利文献2）。

专利文献1：JP-A-62-252315

专利文献2：JP-T-2002-505248

非专利文献1：GSJ Chishitsu News No.670，第22至26页，“Lithium Resources（锂资源）”

非专利文献2：GSJ Chishitsu News No.670，第49至52页，“Production of Lithium from Salar de Atakama,Chile,and Use of Lithium Compounds（从智利萨拉阿塔卡玛盐湖制备锂以及锂化合物的应用）”

发明内容

如上所述，当在盐湖周围制备碳酸锂时，已经使用卤水中的氯化锂作为锂源，并且使用碳酸钠作为碳酸化反应的原材料。

因此，为了制备碳酸锂，需要其用量与氯化锂（其为锂的原材料）的用量相对应的碳酸钠。

为此，为了制备碳酸锂，必需将碳酸钠运输至海拔3000米以上的安第斯山脉高地，或者相反，将浓缩卤水运输至反应原材料（如碳酸钠）容易获得的地方。在任何一种情况下，运输成本均对碳酸锂的制备成本具有重要影响。

顺便提及，在运输浓缩卤水的情况中，其运输量远远大于运输碳酸钠时的量，从而导致成本进一步增加。

因此，为了解决上述问题，本发明人从降低高纯度碳酸锂的制备成本的角度出发，已经对其制备工艺进行了深入研究。结果成功地获得了本发明。