專利名稱：：一種四氯鋁酸鋰的生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種四氯鋁酸鋰的生產方法。
背景技術：
：鋰亞硫酰氯和鋰硫酸酰氯是兩種很有前途的鋰電池，四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)是其中必不可少的電解質。四氯鋁酸鋰的常見生產方法是將經過干燥、純化的氯化鋰(LiCl)和三氯化鋁(AlCl3)在干燥的密閉反應器中熔融反應得到。但是，這個反應由于微量水分的影響，LiAlCl4的產率不高，只有80%左右。
發明內容為了解決用LiCl和AlCl3熔融反應制備LiAlCl4時，LiAlCl4的產率不高的技術問題，本發明提供一種四氯鋁酸鋰的生產方法，包括如下步驟將基本等摩爾比的無水氯化鋰、無水三氯化鋁置于干燥的反應容器中，加入無水三氧化二鋁添加劑，控制反應溫度使無水三氯化鋁熔融，且無水氯化鋰和無水三氧化二鋁添加劑不熔，從而發生固液兩相反應，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明溶液時，反應結束；所述無水三氧化二鋁添加劑的成分包括以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，80100wt%三氧化二鋁，020wt%鋁和/或氫氧化鋁。本發明的有益效果較好地解決了水分對LiAlCl4合成反應影響較大，導致產率較低的問題，將LiAlCl4的產率提高1020%，達到95%以上。具體實施例方式下面詳細介紹本發明。本發明具體實施方式提供一種四氯鋁酸鋰的生產方法，將基本等摩爾比的無水氯化鋰、無水三氯化鋁置于干燥的反應容器中，加入無水三氧化二鋁添加劑，控制反應溫度使無水三氯化鋁熔融，且無水氯化鋰和無水三氧化二鋁添加劑不熔，從而發生固液兩相反應，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明溶液時，反應結束；所述無水三氧化二鋁添加劑的成分包括無水三氧化二鋁。用無水LiCl、無水AlCl3生產LiAlCl4的反應方程式如下LiCRAlCl3LiAlCl4根據化學領域公知常識，理論上LiCl和AlCl3的摩爾比應為11。實際上，LiCl或AlCl3=者之一過量可使化學反應平衡右移，有利于提高LiAlCl4W產率。所以，LiCl與AlCl3基本等摩爾比，即LiCl或AlCl3二者之一稍過量即可，例如摩爾比LiClAlCl3=10.81.25。由于AlCl3W熱到其熔融溫度以上時容易揮發，適當增加無水LiCl可以增大AlCl3的轉化率，同時也減少對反應環境的污染，所以優選摩爾比LiClAlCl3=1O.81。適量添加所述無水Al2O3添加劑可以顯著抑制水分對LiAlCl4產率的影響。原因是Al2O3添加劑(起作用的主要是Al2O3)使由于水分的存在而產生的雜質八氯鋁酸鋰(LiAlCl8)大大減少，從而提高了LiAlCl4的產率。適量添加無水Al2O3添加劑即可實現本發明，無水Al2O3添加劑的用量優選是無水LiCl質量的1020%。無水三氧化二鋁添加劑還可以含有以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，020wt%的鋁和/或氫氧化鋁，以及少量的干燥劑，如無水氯化鈣(CaCl2)，優選以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，100襯％三氧化二鋁。另外，發可得到高的LiAlCl4產率。由于水分對無水LiCl和無水AlCl3K應制備LiAlCl4的產率有一定影響，所以反應前最好將原料進一步干燥。常用的干燥固體物料的方法均適用于本發明，例如用烘箱或紅外線干燥器干燥。另外，1^々1(14用作鋰離子電池的電解質時，其中的雜質影響電池性能，故最好將原料，尤其是無水AlCl3提純。常用的提純方法，例如升華、重結晶等，均適用于本發明。對于AlCl3，常用升華法提純。根據本發明的四氯鋁酸鋰生產方法，固液兩相反應在干燥的容器，如玻璃大試管中進行。容器濕度最好小于2X10_2克/立方米。優選在密閉、干燥的環境，如手套箱中進行反應。根據本發明的四氯鋁酸鋰生產方法，反應溫度不超過270°C。溫度過高三氯化鋁揮發嚴重，且LiAlCl4產率下降。根據本發明的四氯鋁酸鋰生產方法，優選的反應條件如下先迅速升溫到220250°C使無水AlCl3完全熔融(AlCl3的熔融溫度為190°C)，然后140150°C恒溫，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明的淡黃色溶液時，反應結束。AlCl3完全熔融后最好在220250°C恒溫0.51.5小時。140150°C恒溫的過程一般0.51小時，此過程中會有少量灰白色的沉淀產生，恒溫過程結束后，基本不再有沉淀產生，反應體系從懸濁液變為淡黃色澄清透明的溶液。反應體系從懸濁液變為淡黃色澄清透明的溶液時反應結束，反應結束后降溫到6080°C，封閉反應容器，然后取出置于干燥箱中。干燥箱溫度沒有特別要求，通常的干燥溫度(100°C以下)即可。升溫到220250°C時應迅速，以防AlCl3揮發過多。實施例1按照下列步驟制備LiAlCl41.徹底干燥烘箱，使25°C的露點達到50PPM以下。2.原料干燥按照摩爾比無水LiCl無水AlCl3=11分別稱取無水LiCl42.5克，無水A1C13133.5克。無水Al2O3添加劑的成分為100%的Al2O3，稱取無水Al2037.5克。將42.5克無水LiCl和7.5克無水Al2O3放入150°C的烘箱中干燥3h。3.無水AlCl3提純將133.5克無水AlCl3封入潔凈干燥的大試管中，在烘箱中進行不同溫度下的分段升華。首先從室溫開始以20°C/h的升溫速度升溫到45°C恒溫30min，然后以40°C/h升溫到85°C，恒溫2h，三氯化鋁升華完畢。待烘箱溫度降到45°C時，將升華完畢的大試管從烘箱中拿出，迅速轉入干燥箱中，冷卻到室溫得到提純后的無水A1C13。4.LiAlCl4的合成將步驟2得到的42.5克無水LiCl和7.5克無水Al2O3，步驟3得到的提純后的無水AlCl3在鋁制器皿中混合均勻后，迅速放入500ml玻璃試管中，并將試管放入245°C的烘箱中恒溫0.5小時，然后以50°C/h的速率降溫到140°C，恒溫1小時，反應體系從懸濁液變為淡黃色澄清透明的溶液，反應結束。封閉合成試管，并將其移入干燥箱中冷卻到室溫。產率99%。實施例2按照下列步驟制備LiAlCl41.徹底干燥烘箱，使25°C的露點達到50PPM以下。2.原料干燥按照摩爾比無水LiCl無水AlCl3=I1.2分別稱取無水LiCl42.5克，無水A1C13160.5克。稱取無水Al2O3添加劑7.5克，所述無水Al2O3添加劑的成分為以添加劑總重量計，90wt%Al2O3，IOwt%Al粉。將42.5克無水LiCl和7.5克無水Al2O3添加劑放入150°C的烘箱中干燥3h。3.無水AlCl3提純將160.5克無水AlCl3封入潔凈干燥的大試管中，在烘箱中進行不同溫度下的分段升華。首先從室溫開始以20°C/h的升溫速度升溫到45°C恒溫30min，然后以40°C/h升溫到85°C，恒溫2h，三氯化鋁升華完畢。待烘箱溫度降到45°C時，將升華完畢的大試管從烘箱中拿出，迅速轉入干燥箱中，冷卻到室溫得到提純后的無水A1C13。4.LiAlCl4的合成將步驟2得到的42.5克無水LiCl和7.5克無水Al2O3添加劑，步驟3得到的提純后的無水AlCl3在鋁制器皿中混合均勻后，迅速放入500ml玻璃試管中，并將試管放入220°C的烘箱中恒溫1.5小時，懸濁液完全轉化為淡黃色澄清透明的溶液，反應結束。試管底部有少量灰白色沉淀物。封閉合成試管，并將其移入干燥箱中冷卻到室溫。產率97%左右。實施例3按照實施例1的方法，不同的是無水Al2O3添加劑的成分為以添加劑總重量計，90wt%Al203，5wt%Al粉，5wt%Al(0H)3粉；物質的量比無水LiCl無水AlCl3=I0.8，無水Al2O3添加劑8.0克。產率99.5%。對比例1按照實施例1的方法，不同的是不加所述無水Al2O3添加劑。產物顏色發黑(黑色物質不是LiAlCl4,是主要成份為LiAlCl8的雜質)，LiAlCl4產率78%。對比例2按照實施例1的方法，不同的是不加無水Al2O3添加劑，但用高純氬氣保護。LiAlCl4產率90%，低于實施例。本發明所使用的原料如表1所示。通過實施例和對比例的對比可以發現添加根據本發明的無水Al2O3添加劑可顯著提高LiAlCl4W產率，且不必使用保護氣體，提高了經濟效益。表1本發明實施例所用試劑和原料<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求一種四氯鋁酸鋰的生產方法，包括如下步驟將基本等摩爾比的無水氯化鋰、無水三氯化鋁置于干燥的反應容器中，加入無水三氧化二鋁添加劑，控制反應溫度使無水三氯化鋁熔融，且無水氯化鋰和無水三氧化二鋁添加劑不熔，從而發生固液兩相反應，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明溶液時，反應結束；所述無水三氧化二鋁添加劑的成分包括以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，80～100wt％三氧化二鋁，0～20wt％鋁和/或氫氧化鋁。2.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，無水氯化鋰與無水三氯化鋁的摩爾比為10.81。3.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，所述無水三氧化二鋁添加劑為以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，100wt%三氧化二鋁。4.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，無水三氧化二鋁添加劑的添加量為無水氯化鋰質量的1020wt%。5.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，反應前干燥所述無水氯化鋰。6.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，反應前提純所述無水三氯化鋁。7.根據權利要求1的四氯鋁酸鋰生產方法，所述反應溫度不超過270°C。8.根據權利要求5的四氯鋁酸鋰生產方法，先升溫到220250°C使無水三氯化鋁完全熔融，然后140150°C恒溫，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明溶液，反應結束。全文摘要本發明提供一種四氯鋁酸鋰的生產方法，包括如下步驟將基本等摩爾比的無水氯化鋰、無水三氯化鋁置于干燥的反應容器中，加入無水三氧化二鋁添加劑，控制反應溫度使無水三氯化鋁熔融，且無水氯化鋰和無水三氧化二鋁添加劑不熔，從而發生固液兩相反應，直到反應體系從懸濁液變為澄清透明溶液時，反應結束；所述無水三氧化二鋁添加劑的成分包括以無水三氧化二鋁添加劑總重量計，80～100wt％三氧化二鋁，0～20wt％鋁和/或氫氧化鋁。根據本發明的生產方法解決了水分影響LiAlCl4合成反應，導致產率較低的問題，可大大提高LiAlCl4的產率。文檔編號C01F7/04GK101805000SQ200910105430公開日2010年8月18日申請日期2009年2月12日優先權日2009年2月12日發明者李永康,繆苒申請人:比亞迪股份有限公司