[发明专利]锂吸附剂复合颗粒及其制备方法

说明书

本发明涉及锂盐制备领域，具体地涉及锂吸附剂复合颗粒，以及该锂吸附剂复合颗粒的制备方法，该锂吸附剂复合颗粒，包括：活性吸附剂及粘结剂，其中，至少部分活性吸附剂的颗粒与颗粒之间和/或活性吸附剂的颗粒与粘结剂之间形成有孔洞，所述锂吸附剂复合颗粒的孔隙率为1%‑45%，吸脱附速度快、吸脱附量大及稳定。

技术领域

本发明涉及锂盐制备领域，具体地涉及锂吸附剂复合颗粒，以及该锂吸附剂复合颗粒的制备方法。

背景技术

由于便携式电子设备和电动汽车的快速发展和广泛应用，对于锂离子电池的需求也越来越大，锂盐作为锂离子电池的原材料，其一般从盐湖卤水或者锂矿中获得，而我国以盐湖资源丰富。盐湖卤水提锂一般采用吸附剂吸附的方式，现有应用最广泛的吸附剂是铝盐锂吸附剂，铝盐锂吸附剂的应用方式现有有两种，一种方式，将活性吸附剂粉末和热熔型塑料混合，用螺杆挤出机加热熔融挤出，热熔型塑料挤出后遇空气迅速冷却凝固成型，吸附剂粉末嵌在成型后的塑料颗粒内，从而形成吸附剂颗粒。用该方法制备的吸附剂颗粒，要达到理想的成型效果，吸附剂粉末和热熔型塑料的质量比一般要达到1:1才能形成结构稳定的颗粒，而吸附剂活性粉体只占到吸附剂颗粒总质量的50%左右，这大大降低了吸附剂颗粒的吸脱附量；另外，该方法制备的吸附剂颗粒塑料会大面积包裹住吸附剂粉体，使粉体的表面被包裹堵塞失去吸脱附活性，因而吸附剂颗粒的吸脱附效果和速度都大大降低，无法达到理想的规模化使用要求；另一种工艺是将活性吸附剂粉末和溶剂型的粘接剂混合，然后造粒，再热处理将溶剂挥发掉，使胶发挥粘结力，从而形成所要的吸附剂颗粒。用该方法制备的吸附剂颗粒，粉末堆积致密，在有机溶剂挥发干燥过程中，气体通道阻力大，气化后的有机溶剂会将粘接剂一起带到颗粒表层，形成厚胶层，在使用过程中，会阻挡盐溶液浸润吸附剂颗粒，降低吸附剂的吸附量和吸脱附速度；另外，吸附剂粉体堆积致密，没有足够的孔隙和表面积供盐溶液扩散和接触，因而所得的吸附剂颗粒的吸脱附较低，且吸脱附速度十分慢。制得的锂吸附剂颗粒都或多或少存在如下问题：1、活性吸附剂物质致密堆积，盐溶液在吸附剂颗粒中进出阻力大，吸脱附速度慢和吸脱附量小；2、胶粘接剂在颗粒表面堆积，形成厚胶层，造成吸附剂颗粒吸脱附量少和吸脱附速度慢；3、胶粘剂严重偏析，造成吸附剂颗粒粘接强度弱，在吸脱附过程中活性吸附剂粉末发生脱落;4.用传统热熔胶挤出造粒工艺，用较量至少50%，胶会将吸附剂颗粒形成大面积包裹，大面积堵塞了离子或者液体进出吸附剂颗粒的通道。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的锂吸附剂颗粒吸脱附速度慢和吸脱附量小等问题，提供一种吸脱附速度快、吸脱附量大及稳定的锂吸附剂复合颗粒，以及该锂吸附剂复合颗粒的制备方法。

本发明的一个目的在于提供一种锂吸附剂复合颗粒，包括：活性吸附剂及粘结剂，至少部分活性吸附剂的颗粒与颗粒之间和/或活性吸附剂的颗粒与粘结剂之间形成有孔洞，锂吸附剂复合颗粒的孔隙率为1%-45%。

本发明的另一个目的在于提供一种上述锂吸附剂复合颗粒的制备方法，其中，步骤包括：将粘结剂纳米颗粒及活性吸附剂混合；热成型，冷却，从而形成锂吸附剂复合颗粒。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用纳米级别的粘接剂，采用热压成型，活性吸附剂粉体颗粒之间的局部小面积点状接触，不会形成大面积的面包裹，粘接剂用量只需10%~20%左右，不会使活性吸附剂粉体大幅失去活性，锂吸附复合颗粒吸附容量高，活性吸附剂利用效率高；活性吸附剂的活性表面积大，锂吸附剂复合颗粒的有效活性表面积大，因而吸附效率和速度都大。

（2）粘结剂纳米颗粒，在成型时将活性吸附剂粉体颗粒间隔开，使活性吸附剂粉体颗粒间形成纳米级别的微缝隙，大幅增加了活性吸附剂粉体与溶液的接触面积，且均匀分布的微缝隙通道提供了盐溶液顺畅的扩散通道，因而吸附剂颗粒的吸附容量和吸脱附速度大幅提升。

（3）每个活性吸附剂颗粒间都被纳米级粘结剂颗粒隔开，活性吸附剂颗粒与颗粒之间基本都不会形成致密的堆积，因而盐溶液基本都能通过颗粒间的缝隙迅速进入活性吸附剂内部与每个活性吸附剂颗粒接触，从而大大提升了吸附剂颗粒的吸附容量和吸附速度。