本發(fā)明屬于材料，具體涉及一種鋰離子電池用鋰鹽及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池因其較高的能量密度、較長的循環(huán)使用壽命等特點，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品。但是，隨著電動汽車、電動機(jī)械、無人機(jī)等大型移動電源的快速發(fā)展，對高能量和大功率提出了更高的要求。

2、鋰鹽是制備鋰電池中電極材料的主要原料之一，常用的鋰鹽原料包括氧化鋰、氫氧化鋰或碳酸鋰等。其中富鋰類補(bǔ)鋰添加劑單獨使用氧化鋰作為鋰鹽，因此如何用氫氧化鋰、碳酸鋰、草酸鋰等制備氧化鋰成了一大難題，目前大多數(shù)制備方法是用氫氧化鋰在氮氣或真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下的燒結(jié)方法。例如，cn103603028b提供了一種制備氧化鋰或單晶氫氧化鋰的方法，按以下步驟進(jìn)行：(1)將單水氫氧化鋰置于坩堝中，然后在真空度50-150pa條件下加熱至90-120℃，保溫2-3h；(2)將去除自由水的單水氫氧化鋰在真空度50-150pa條件下加熱至200-250℃，保溫2-3h，然后以5-15℃/min的速度升溫至700-1000℃，保溫4-10h；(3)在真空度50-150pa條件下，將坩堝內(nèi)的物料隨爐冷卻至70-100℃，然后將坩堝置于手套箱內(nèi)降至常溫，獲得氧化鋰或單晶氫氧化鋰。

3、然而，雖然氫氧化鋰在氮氣或真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下可以生成氧化鋰但是其有以下幾個缺點：1)用氫氧化鋰在氮氣或真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下燒結(jié)出來的氧化鋰樣品與坩堝粘連在一起，坩堝與樣品不易分離；2)用氫氧化鋰在氮氣或真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下燒結(jié)的氧化鋰樣品具有硬度大不易破碎的特點，故而量產(chǎn)難度大；3)用氫氧化鋰在氮氣或真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下燒結(jié)出來的氧化鋰樣品腐蝕坩堝的現(xiàn)象很嚴(yán)重，從而造成其氧化鋰純度不高；4)用氫氧化鋰在真空(真空度為1kpa以下)環(huán)境下燒結(jié)氧化鋰樣品，氫氧化鋰在生成氧化鋰的階段會脫水產(chǎn)生大量水汽，此時真空泵就會抽進(jìn)水蒸氣，大大縮短其使用壽命。

4、因此，如何提高氧化鋰的純度和易破碎性，并降低其硬度，是當(dāng)前研究的難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池用鋰鹽及其制備方法。本發(fā)明提供的鋰離子電池用鋰鹽中包括純度≥98.5％的氧化鋰，以及微量的雜相摻雜物，該鋰離子電池用鋰鹽具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)后易出料、量產(chǎn)難度小以及純度高等優(yōu)點。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，發(fā)明提供一種鋰離子電池用鋰鹽，所述鋰離子電池用鋰鹽包括氧化鋰和雜相摻雜物；

4、所述雜相摻雜物包括lioh和/或li2co3，以所述鋰離子電池用鋰鹽的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述雜相摻雜物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1.5％。

5、本發(fā)明提供的鋰離子電池用鋰鹽中包括純度≥98.5％的氧化鋰，以及微量的雜相摻雜物，該鋰離子電池用鋰鹽具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)后易出料、量產(chǎn)難度小以及純度高等優(yōu)點。

6、本發(fā)明中，微量的雜相摻雜物在材料合成反應(yīng)時有利于鋰鹽與前驅(qū)體反應(yīng)物間擴(kuò)散更均勻，反應(yīng)更充分；若含量過多，則增加了鋰鹽分解及反應(yīng)難度，降低反應(yīng)活性，所得合成材料純度偏低，殘堿偏高。

7、優(yōu)選地，以所述鋰離子電池用鋰鹽的質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述氧化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98.5％，例如98.5％、99％或99.5％等。

8、第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的鋰離子電池用鋰鹽的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

9、(1)在含氧氣氛中，將至少一種鋰源進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)品；

10、(2)在含氧氣氛中，對所述燒結(jié)品進(jìn)行后處理，得到所述鋰離子電池用鋰鹽。

11、本發(fā)明提出了一種在含氧氣氛中制備氧化鋰的方法，該方法不僅工藝簡單，成本較低，而且易將坩堝和樣品分離，且對坩堝的腐蝕性小。

12、需要注意的是，本發(fā)明在含氧環(huán)境下，在常壓下正常排氣就能實現(xiàn)制備，水汽與氧氣氣流一起被有效蒸發(fā)排走，不會粘結(jié)成結(jié)晶狀封蓋物料上層，可實現(xiàn)不粘坩堝能夠直接出料，且在同樣的溫度及時間條件處理下達(dá)到更高的氧化鋰純度。

13、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述含氧氣氛中，氧氣的質(zhì)量濃度≥99.5％，例如可以是99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或100％等，優(yōu)選為≥99.9％。

14、本發(fā)明中，若氧氣的質(zhì)量濃度過低，則燒結(jié)所得樣品與坩堝粘結(jié)，不易分離。

15、優(yōu)選地，步驟(1)所述含氧氣氛中，氧氣的流速為1-5l/min，例如可以是1l/min、2l/min、3l/min、4l/min或5l/min等。

16、本發(fā)明中，若含氧氣氛中，氧氣的流速過小，則氣體流通不暢，水汽不能被有效排出，樣品粘結(jié)坩堝嚴(yán)重；若含氧氣氛中，氧氣的流速過大，則物料反應(yīng)不充分，且大流速的氣體會吹掃粉體導(dǎo)致飛濺，污染設(shè)備不利于產(chǎn)業(yè)化。

17、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述鋰源包括氫氧化鋰、碳酸鋰或草酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為lioh和li2co3。

18、優(yōu)選地，所述lioh和li2co3的質(zhì)量比為(80-98):(2-20)，其中l(wèi)ioh的選擇范圍“80-98”例如可以是80、85、90、95或98等，li2co3的選擇范圍“2-20”例如可以是2、5、10、15或20等。

19、本發(fā)明中，若lioh和li2co3的質(zhì)量比過大，則水汽多，排氣難度大易造成粘結(jié)，若lioh和li2co3的質(zhì)量比過小，則li2co3分解難以進(jìn)行，產(chǎn)物純度低。

20、優(yōu)選地，所述鋰源的粒徑d50為1-10μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，優(yōu)選為1-3μm。

21、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述燒結(jié)的方式為一次燒結(jié)，所述一次燒結(jié)的升溫速率為1-20℃/min，例如可以是1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min、11℃/min、13℃/min、15℃/min、17℃/min或19℃/min等。

22、優(yōu)選地，所述一次燒結(jié)的溫度為700-1100℃，例如可以是700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等。

23、優(yōu)選地，所述一次燒結(jié)的時間為180-720min，例如可以是180min、360min、420min、480min、540min、600min、660min或720min等。

24、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述燒結(jié)的方式為多級燒結(jié)，所述多級燒結(jié)包括依次進(jìn)行的一級燒結(jié)、二級燒結(jié)和三級燒結(jié)。

25、本發(fā)明中，對鋰源依次進(jìn)行一級燒結(jié)、二級燒結(jié)和三級燒結(jié)，原料在不同階段下的分解、反應(yīng)過程更充分，更利于順暢地排出水汽，并在高溫段燒結(jié)提純。其中，一級燒結(jié)為快速升溫階段，可提高生產(chǎn)效率達(dá)到材料反應(yīng)溫度；二級燒結(jié)為分解反應(yīng)階段，緩慢升溫及分解利于材料充分反應(yīng)；三級燒結(jié)為高溫提純階段，是獲得高純度氧化鋰的關(guān)鍵，可保證材料高品質(zhì)。

26、優(yōu)選地，所述一級燒結(jié)的升溫速率為1-20℃/mn，例如可以是1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min、11℃/min、13℃/min、15℃/min、17℃/min或19℃/min等，優(yōu)選為2-10℃/min。

27、優(yōu)選地，所述一級燒結(jié)的溫度為400-500℃，例如可以是400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃等。

28、優(yōu)選地，所述一級燒結(jié)的保溫時間為30-120min，例如可以是30min、60min、90min或120min等。

29、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述二級燒結(jié)的升溫速率為0.2-2℃/min，例如可以是0.2℃、0.5℃、0.7℃、1℃、1.2℃、1.4℃、1.6℃、1.8℃或2℃等，優(yōu)選為0.5-1℃/min。

30、本發(fā)明中，二次燒結(jié)采用較低的升溫速率達(dá)到燒結(jié)溫度，可以讓原料分解完全，并充分地排走水汽。若二級燒結(jié)的升溫速率過高，則材料分解，此過程為水汽大量生成階段，升溫過快會導(dǎo)致水汽未排出完全時就高溫提純，表面水汽再次凝結(jié)導(dǎo)致粉體粘結(jié)嚴(yán)重。

31、優(yōu)選地，所述二級燒結(jié)的溫度為550-600℃，例如可以是550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃等。

32、優(yōu)選地，所述二級燒結(jié)的保溫時間為30-120min，例如可以是30min、60min、90min或120min等。

33、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述三級燒結(jié)的升溫速率為1-20℃/min，例如可以是1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min、11℃/min、13℃/min、15℃/min、17℃/min或19℃/min等，優(yōu)選為2-10℃/min。

34、優(yōu)選地，所述三級燒結(jié)的溫度為700-1100℃，例如可以是700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等。

35、優(yōu)選地，所述三級燒結(jié)的保溫時間為180-720min，例如可以是180min、360min、420min、480min、540min、600min、660min或720min等，優(yōu)選為300-600min。

36、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述含氧氣氛中，氧氣的質(zhì)量濃度≥99.5％，例如可以是99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或100％等。

37、優(yōu)選地，步驟(2)所述后處理的步驟包括降溫和破碎。

38、需要說明的是，此降溫過程為自然降溫。

39、優(yōu)選地，所述降溫后，燒結(jié)品的溫度為30-100℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等。

40、優(yōu)選地，所述破碎的方式包括球磨破碎、對輥破碎、機(jī)械粉碎或氣流粉碎中的任意一種，優(yōu)選為機(jī)械破碎。

41、作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法包括以下步驟：

42、(1)在氧氣的質(zhì)量濃度≥99.5％的氧氣氣氛中，將至少一種鋰源以1-20℃/min的升溫速率由室溫升溫至400-500℃，并保溫30-120min，進(jìn)行一級燒結(jié)；然后以0.2-2℃/min的升溫速率繼續(xù)升溫至550-600℃，并保溫30-120min，進(jìn)行二級燒結(jié)；然后以1-20℃/min的升溫速率繼續(xù)升溫至700-1100℃，并保溫180-720min，進(jìn)行三級燒結(jié)，得到燒結(jié)品；

43、(2)在氧氣的質(zhì)量濃度≥99.5％的氧氣氣氛中，將所述燒結(jié)品降溫至30-100℃，并破碎至粒徑d50為1-10μm，得到所述鋰離子電池用鋰鹽。

44、本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述列舉的點值，還包括沒有列舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

45、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

46、(1)本發(fā)明提供的鋰離子電池用鋰鹽中包括純度≥98.5％的氧化鋰和微量的雜相摻雜物，該鋰離子電池用鋰鹽具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)后易出料、量產(chǎn)難度小以及純度高等優(yōu)點。

47、(2)本發(fā)明提出了一種在含氧氣氛中制備氧化鋰的方法，該方法不僅工藝簡單，成本較低，而且易將坩堝和樣品分離，且對坩堝的腐蝕性小。