[发明专利]用于制备锂金属和锂合金模制品的工艺

说明书

本发明涉及一种用于产生锂金属和锂合金模制品的工艺，其中使具有组成Li(NH₃)_4+n并且n＝0至10的金属锂在氨中的溶液与金属或电子导电沉积基材接触，以及在‑100℃至100℃的温度下通过使惰性气体溢出或置于0,001至700毫巴的压力下来除去所述氨，以使得剩余的锂被沉积于所述沉积基材上或者/以及使所述沉积基材被锂掺杂或合金化。

本发明涉及一种用于产生锂金属和锂合金模制品(主体)的工艺，尤其是用金属锂涂覆或掺杂以用作伽伐尼电池中的阳极的基材。

背景技术

碱金属的溶液，尤其是金属锂在液态氨中的溶液，早已为人所知(例如，W.C.Johnson，M.M.Piskur，J.Phys.Chem.37(1933)93-99)。在将这种饱和溶液冷却至＜-60℃时，发生相分离，并且在蓝色稀溶液上形成具有组成Li(NH₃)₄的青铜-金属液体层(所谓的锂青铜)(H.Jaffe，Z.Phys.93，1935，741-761)。锂/氨体系在R.Hoffmann等人，Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，8198-8232中有所详细描述。

碱金属(例如锂)在氨中的溶液是亚稳定的并且根据以下方程式发生热分解

2M+2NH₃→2MNH₂+H₂(M＝Li，Na，K，Rb，Cs)  (1)

形成氨基金属(R.Hoffmann等人，Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，第8202页)。在不存在水和氧的情况下，分解进行得非常缓慢。然而，很多过渡金属(例如Fe²⁺)催化在氢析出作用下发生的分解反应(Hollemann，Wiberg，″Lehrbuch der Anorganischen Chemie″，第102版，De Gruyter Verlag Berlin 2007，第1296页)。从具有组成Li₂(NH₃)₈的化合物(二聚体锂青铜)的蒸气压等温线的研究，可以推断，除根据方程式(1)分解为氨基金属之外，还可以存在根据以下方程式的温度依赖性解离平衡

(F.Benoit,Bl.Soc.Chim.33(1923)908-917)。

US 4,206,191 A描述了一种用于制备氨基锂的方法，其中锂金属、液体芳族溶剂(甲苯)、无水液态氨和金属催化剂(细分的金属钴)的混合物以增加锂氨化合物的形成速率在低温下(0℃至-60℃或更低)发生反应，同时搅拌以形成锂氨溶液，然后通过将温度升高至室温直到60℃来将锂氨溶液转化为氨基锂在氨中的细分的分散体。

US 2008/0237538 A1教导了如何在低于-33℃(NH₃在常压下的沸点)的温度下在存在有机溶剂(例如THF)的情况下制备锂青铜，以及如何在随后的步骤中在存在氢受体(1,3-二烯或芳基烯烃，诸如苯乙烯)的情况下通过热分解和氢析出作用将锂青铜转化为氨基锂。

此外，已知锂青铜可以在室温下通过使锂片在无水乙醚中发生反应来制备，并且通过使用分液漏斗进行的相分离来获得纯净形式(V.I.Mel'nikova,K.K.Pivnitskii,J.Org.Chem.USSR(Engl.Transl.),6,2635,1970)。

EP 1 238 944 A1描述了在室温(RT)下从锂颗粒和氨气在己烷中的悬浮液进行的锂青铜制备。

最后，在不存在溶剂的情况下在室温下从锂线和氨气形成青铜已经有所报道(R.H.Müller,J.G.Gillick,J.Org.Chem.43(1978)4647-8)。