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用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法

709   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:昆明理工大學(xué)  
2023-11-30 15:52:39
權(quán)利要求書: 1.一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)取錳鐵復(fù)合精礦,檢測其中Mn、Fe以及其他雜質(zhì)元素的含量;

(2)將錳鐵復(fù)合精礦加入分散劑和除雜劑進(jìn)行球磨,得到初步除雜的漿料;

(3)將初步除雜的漿料轉(zhuǎn)移到水熱釜內(nèi),深度除雜后,過濾、堿洗、水洗、干燥得到純精礦粉;

(4)稱取步驟(3)中的純精礦粉,根據(jù)化學(xué)計(jì)量比,添加相應(yīng)的錳源、鐵源、鋰源、磷源和有機(jī)碳源,得到的混合物再加入分散劑,進(jìn)行球磨,干燥,過篩;

(5)將步驟(4)得到的混合粉末放入氧化鎂坩堝中,在惰性氣氛下,先進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再進(jìn)行煅燒,隨爐冷卻后得到磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(2)除雜劑為氫氧化鈉、氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物,其添加量為錳鐵復(fù)合精礦質(zhì)量的5%~30%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(2)分散劑為去離子水和/或乙醇;分散劑質(zhì)量:錳鐵復(fù)合精礦與除雜劑的總質(zhì)量為(2:1)~(10:1)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(2)球磨時(shí)的球磨介質(zhì)為不銹鋼球或氧化鋯球,球料比=(5:1)~(20:1),球磨轉(zhuǎn)速為200~600r/min,球磨時(shí)間為30~120min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(3)深度除雜的溫度為180~250℃,時(shí)間為12~20h,堿洗采用濃度為1%~5%的NaOH溶液,堿洗3~5次,溫度為40~80℃,堿洗固含量控制在100~1000g/L;水洗采用40~

80℃的去離子水,水洗3~5次,水洗固含量控制在100~1000g/L;干燥溫度為60~150℃,干燥時(shí)間為12~24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(4)錳源為二氧化錳、氧化亞錳、四氧化三錳、醋酸錳、磷酸錳、廢舊錳基氧化物中的一種或幾種的混合物;鐵源為四氧化三鐵、三氧化二鐵、磷酸鐵、醋酸鐵、廢舊鐵基氧化物中的一種或幾種的混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(4)鋰源為Li2CO3、LiOH、LiNO3、LiH2PO4中的一種或幾種混合的混合物;磷源是H3PO4、LiH2PO4、NH4H2PO4中的一種或幾種混合的混合物;有機(jī)碳源是聚乙烯醇、蔗糖、檸檬酸、淀粉、葡萄糖中的一種或幾種混合的混合物;混合物中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比為:錳+鐵:鋰:磷:碳=(0.9~1):(1~1.05):(0.95~1):(0.05~0.1)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(4)球磨時(shí)間為2~8h,球料比=(10:1)~(30:1),采用的球磨介質(zhì)為不銹鋼球或氧化鋯球;分散劑為乙醇;干燥溫度為60~70℃,干燥時(shí)間為14~25h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(5)惰性氣氛應(yīng)為氬氣、氮?dú)庵械囊环N或兩者的混合氣。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其特征在于,步驟(5)升溫速率為2~4℃/min,先升溫至400~500℃后保溫4~8h進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫至650~800℃煅燒6~12h。

說明書: 一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,屬于鋰離子電池制造?循環(huán)利用領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002] 目前,鋰離子電池因其能量密度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)成為最具前景的電力儲能技術(shù)。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分,直接決定了電池的成本及能量密度、循環(huán)壽命、安全性等關(guān)鍵性能。因此,突破超長壽命、高效率、高倍率、高安全儲能鋰離子電池正極材料低成本制備技術(shù)瓶頸,是解決電化學(xué)儲能和電動(dòng)汽車成本及使用性能的關(guān)鍵,對于實(shí)現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。[0003] 在眾多鋰離子電池正極材料中,磷酸錳鐵鋰(LiMn1?xFexPO4/C)因其價(jià)格低廉、安全穩(wěn)定、綠色無毒等特性是目前商業(yè)化的鋰離子電池正極材料中能在大規(guī)模儲能上應(yīng)用的首選材料體系。然而,磷酸錳鐵鋰正極材料的離子/電子絕緣性導(dǎo)致該類材料實(shí)際比容量、倍率性能和循環(huán)性能不及磷酸鐵鋰,通常采用碳包覆,顆粒納米化和有價(jià)金屬摻雜等方法提高材料性能。除此之外,還有比較重要的一點(diǎn)是電池級錳鹽、鐵鹽和冗長的生產(chǎn)工藝使其成本居高不下。顯然,為了實(shí)現(xiàn)磷酸錳鐵鋰電池在規(guī)?;瘍δ苤械钠占皯?yīng)用,必須進(jìn)一步降低材料成本,提高其循環(huán)性能和倍率性能。[0004] 降低磷酸錳鐵鋰成本的關(guān)鍵在于降低原材料成本、縮短生產(chǎn)流程。從錳鐵復(fù)合礦、錳精礦、鐵精礦到目前普遍采用磷酸錳鐵、磷酸鐵或磷酸錳等制備磷酸錳鐵鋰的原材料需要經(jīng)過冗長的濕法工藝或濕法?火法結(jié)合的工藝獲得。如果能夠結(jié)合礦物加工與冶金分離方法將錳鐵復(fù)合礦中的有害雜質(zhì)選擇性地去除,開發(fā)從錳鐵復(fù)合礦短流程制備磷酸錳鐵鋰的材料冶金技術(shù),將省去傳統(tǒng)流程中“酸溶解?除雜?鐵錳分離?濃縮?制備硫酸鹽?硫酸鹽溶解?沉淀磷酸鐵、磷酸錳”等一系列工序,大大縮短工藝流程,提高生產(chǎn)效率,從源頭降低材料生產(chǎn)成本。[0005] 機(jī)械液相活化是冶金過程強(qiáng)化和超細(xì)粉體材料制備的常用方法。機(jī)械液相活化法通過高能球磨促成應(yīng)力、應(yīng)變、缺陷和大量納米晶界、相界產(chǎn)生,提高系統(tǒng)能量,使粉末活性大大提高,甚至誘發(fā)多相化學(xué)反應(yīng)。若采用機(jī)械液相活化進(jìn)一步強(qiáng)化浸出,在細(xì)化顆粒的同時(shí),強(qiáng)烈的攪拌效應(yīng)、機(jī)械剝離效應(yīng)和部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化化學(xué)潛能將極大程度降低浸出過程的內(nèi)擴(kuò)散、外擴(kuò)散阻力,全面提高浸出效率;隨后通過加壓浸出法深度去除堿溶性雜質(zhì)組分。發(fā)明內(nèi)容[0006] 為降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,在深度去除錳鐵復(fù)合精礦中對電池材料有害雜質(zhì)的同時(shí),細(xì)化磷酸錳鐵鋰錳源和鐵源,制備出高性能納米磷酸錳鐵鋰正極材料,本發(fā)明制備得到的錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)高效復(fù)合精礦顆粒納米化;(2)顆粒納米化和反應(yīng)活性提高聯(lián)合強(qiáng)化雜質(zhì)浸出,大大提高浸出效率;(3)有望將影響雜質(zhì)去除率的動(dòng)力學(xué)因素聚焦到反應(yīng)物添加量一個(gè)條件上(化學(xué)反應(yīng)控制),簡化雜質(zhì)元素定量化去除研究。[0007] 本發(fā)明技術(shù)方案如下:[0008] 一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,實(shí)現(xiàn)錳鐵復(fù)合精礦到磷酸錳鐵鋰的短流程制備,具體步驟如下:[0009] (1)取錳鐵復(fù)合精礦,檢測其中Mn、Fe以及其他雜質(zhì)元素的含量;[0010] (2)將錳鐵復(fù)合精礦放入行星球磨機(jī)中,加入分散劑和除雜劑進(jìn)行球磨,得到初步除雜的漿料;[0011] (3)將初步除雜的漿料轉(zhuǎn)移到水熱釜內(nèi),深度除雜后,過濾、堿洗、水洗、干燥得到純精礦粉;[0012] (4)稱取步驟(3)中的純精礦粉,根據(jù)化學(xué)計(jì)量比,添加相應(yīng)的錳源、鐵源、鋰源、磷源和有機(jī)碳源,得到的混合物再加入分散劑,進(jìn)行球磨,干燥,過篩;[0013] (5)將步驟(4)得到的混合粉末放入氧化鎂坩堝中,隨后放入管式爐中,在惰性氣氛下,先以一定的升溫速率升高到一定溫度進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫后煅燒,隨爐冷卻后得到磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料。[0014] 優(yōu)選的,步驟(2)除雜劑為氫氧化鈉、氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物,其添加量為錳鐵復(fù)合精礦質(zhì)量的5%~30%。[0015] 優(yōu)選的,步驟(2)分散劑為去離子水和/或乙醇,分散劑質(zhì)量:鐵錳復(fù)合精礦與除雜劑的總質(zhì)量為(2:1)~(10:1)。[0016] 優(yōu)選的,步驟(2)球磨時(shí)的球磨介質(zhì)為不銹鋼球或氧化鋯球,球料比=(5:1)~(20:1),球磨轉(zhuǎn)速為200~600r/min,球磨時(shí)間為30~120min。[0017] 優(yōu)選的,步驟(3)深度除雜的溫度為180~250℃,時(shí)間為12~20h,堿洗采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~5%的NaOH溶液,溫度為40~80℃,堿洗3~5次,堿洗固含量控制在100~1000g/L;水洗采用40~80℃的去離子水,水洗3~5次,水洗固含量控制在100~1000g/L,干燥方式為鼓風(fēng)干燥,干燥溫度為60~150℃,干燥時(shí)間為12~24h。[0018] 優(yōu)選的,步驟(4)為了實(shí)現(xiàn)錳鐵比例可控,過程補(bǔ)充錳源和鐵源,所述錳源為二氧化錳、氧化亞錳、四氧化三錳、醋酸錳、磷酸錳、廢舊錳基氧化物中的一種或幾種的混合物,所述鐵源為四氧化三鐵、三氧化二鐵、磷酸鐵、醋酸鐵、廢舊鐵基氧化物中的一種或幾種的混合物。[0019] 優(yōu)選的,步驟(4)鋰源為Li2CO3、LiOH、LiNO3、LiH2PO4中的一種或幾種混合的混合物;磷源是H3PO4、LiH2PO4、NH4H2PO4中的一種或幾種混合的混合物;有機(jī)碳源是聚乙烯醇、蔗糖、檸檬酸、淀粉、葡萄糖中的一種或幾種混合的混合物;混合物中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比為:錳+鐵:鋰:磷:碳=(0.9~1):(1~1.05):(0.95~1):(0.05~0.1)。

[0020] 優(yōu)選的,步驟(4)球磨時(shí)間為2~8h,球料比=10:1~30:1,采用的球磨介質(zhì)為不銹鋼球或氧化鋯球;分散劑為乙醇,干燥方式為鼓風(fēng)干燥,干燥溫度為60~70℃,干燥時(shí)間為14~25h。

[0021] 優(yōu)選的,步驟(5)惰性氣氛應(yīng)為氬氣、氮?dú)庵械囊环N或兩者的混合氣。[0022] 優(yōu)選的,步驟(5)升溫速率為2~4℃/min,先升溫至400~500℃后保溫4~8h進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫至650~800℃煅燒6~12h。[0023] 本發(fā)明制備原理如下:[0024] 在除雜過程中,雜質(zhì)元素會發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)(除雜劑以NaOH為例):[0025] 0.5Cr2O3+2NaOH+0.75O2=Na2CrO4+H2O[0026] Al2O3+2NaOH=Na2O·Al2O3+H2O[0027] SiO2+2NaOH=Na2O·SiO2+H2O[0028] 合成材料在燒結(jié)過程中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)(鐵源以Fe2O3、錳源以MnO2、鋰源以LiH2PO4為例):[0029] Fe2O3+MnO2+LiH2PO4+C→LiMn1?xFexPO4/C+H2O+CO2[0030] 合成材料在充放電過程中的反應(yīng)式可表示為:[0031] 充電反應(yīng):LiMn1?xFexPO4?nLi+?ne?→(1?n)LiMn1?xFexPO4+nMn1?xFexPO4[0032] 放電反應(yīng):Mn1?xFexPO4+nLi++ne?→nLiMn1?xFexPO4+(1?n)Mn1?xFexPO4[0033] 本發(fā)明的有益效果是:[0034] (1)本發(fā)明結(jié)合礦物加工與冶金分離方法將錳鐵復(fù)合礦中的有害雜質(zhì)選擇性地去除,開發(fā)從錳鐵復(fù)合礦短流程制備磷酸錳鐵鋰的材料冶金技術(shù),省去了傳統(tǒng)流程中“酸溶解?除雜?鐵錳分離?濃縮?制備硫酸鹽?硫酸鹽溶解?沉淀磷酸鐵、磷酸錳”等一系列工序,綠色環(huán)保,大大縮短工藝流程,提高生產(chǎn)效率,從源頭降低材料生產(chǎn)成本。[0035] (2)本發(fā)明機(jī)械液相活化強(qiáng)化加壓堿浸出法,不僅可深度去除錳鐵復(fù)合精礦中的Si、Al、Cr、Mo等有害雜質(zhì),還可以同步實(shí)現(xiàn)錳鐵復(fù)合精礦中磷酸錳鐵鋰錳源和鐵源納米化。[0036] (3)本發(fā)明所采用的原材料為價(jià)格低廉、來源廣泛的錳鐵復(fù)合礦,成本低,綠色經(jīng)濟(jì),并且將其變成了高價(jià)值的納米級磷酸錳鐵鋰正極材料。[0037] (4)本發(fā)明有利于制備倍率性能好、安全性能高、循環(huán)性能穩(wěn)定的納米級磷酸錳鐵鋰正極材料,為磷酸錳鐵鋰正極材料的發(fā)展提供了有價(jià)值的指導(dǎo)意見。附圖說明[0038] 圖1為實(shí)施例1制備的磷酸錳鐵鋰正極材料XRD圖譜;[0039] 圖2為實(shí)施例1制備的磷酸錳鐵鋰正極材料SEM圖;[0040] 圖3為實(shí)施例1制備的磷酸錳鐵鋰正極材料0.1C充放電曲線;[0041] 圖4為實(shí)施例1制備的磷酸錳鐵鋰正極材料循環(huán)性能曲線;[0042] 圖5為實(shí)施例2制備的磷酸錳鐵鋰正極材料TEM圖;[0043] 圖6為實(shí)施例2制備的磷酸錳鐵鋰正極材料0.1C充放電曲線;[0044] 圖7為實(shí)施例3制備的磷酸錳鐵鋰正極材料XRD圖譜;[0045] 圖8為實(shí)施例3制備的磷酸錳鐵鋰正極材料SEM圖;[0046] 圖9為實(shí)施例3制備的磷酸錳鐵鋰正極材料0.2C充放電曲線;[0047] 圖10為錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰正極材料的工藝流程圖,其中MFO為磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體。[0048] 具體說實(shí)施方式[0049] 為更好地說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn),下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0050] 實(shí)施例1[0051] 一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,如圖10所示,其具體步驟如下所示:[0052] (1)稱取200g來自云南某廠的錳鐵復(fù)合精礦,檢測到樣品中含有的主要雜質(zhì)元素為Al、Si、Cr、Mo;[0053] (2)加入10g氫氧化鈉,將其混合均勻后置于球磨罐內(nèi),加入200g乙醇,220g去離子水做分散劑,進(jìn)行球磨,球料比為5:1,轉(zhuǎn)速600r/min,球磨30分鐘,球磨介質(zhì)為不銹鋼球;[0054] (3)將得到的球磨漿料轉(zhuǎn)移到水熱釜內(nèi),在180℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)20h,對其深度除雜;對浸出之后的物料進(jìn)行過濾,先用40℃、質(zhì)量濃度為3%的NaOH溶液洗滌3次,堿洗固含量控制在500g/L,再用40℃的去離子水洗滌3次,水洗固含量控制在500g/L,最后收集濾餅,濾餅置于鼓風(fēng)干燥箱中以70℃干燥20小時(shí),隨后取出物料,即得到純精礦粉;[0055] (4)稱取20g的純精礦粉,根據(jù)混合物的化學(xué)計(jì)量比:錳+鐵:鋰:磷:碳=1:1.05:0.95:0.05,加入7.9364gFe2O3補(bǔ)充鐵源,加入34.5882gLiH2PO4為磷源和鋰源,加入

1.2943gLi2CO3補(bǔ)充鋰源,加入5.6578g蔗糖為有機(jī)碳源,混合物中加入104mL乙醇作為分散劑,球料比為10:1,球磨介質(zhì)為不銹鋼球,球磨2小時(shí),球磨后漿料經(jīng)過60℃鼓風(fēng)干燥15h,篩分后得到磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體;

[0056] (5)將得到的磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體放入氧化鎂坩堝中,隨后放入管式爐中,在氬氣氣氛下,以2℃/min的升溫速率升溫至400℃后保溫6h進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫至650℃煅燒10h,隨爐冷卻至25℃后得到納米磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料。[0057] 實(shí)施例中除雜前原始錳鐵復(fù)合精礦樣品與除雜后純精礦粉對比,其分析結(jié)果列于表1中。[0058] 表1[0059] 元素 Mn Fe Al Cr Mo Si除雜前/% 51.652 9.428 0.398 1.026 0.049 8.266

除雜后/% 57.739 11.374 0.035 0.075 0.003 0.439

除雜率/% / / 91.206 92.690 93.877 94.689

[0060] 通過表1可以看出,對除雜前的錳鐵復(fù)合精礦與除雜后的純精礦粉進(jìn)行成分檢測,該方法可以將大量的有害雜質(zhì)Al、Si、Cr、Mo除去,去除率均在90%以上。[0061] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行XRD測試,其測試結(jié)果如圖1所示,從圖中可以看出合成的材料為純相磷酸錳鐵鋰,并且具有較好的結(jié)晶度。[0062] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行SEM測試,其測試結(jié)果如圖2所示,從圖中可以看出磷酸錳鐵鋰顆粒形貌為類球形。[0063] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行電化學(xué)性能測試,其測試結(jié)果如圖3、圖4所示,從圖中可以看出材料0.1C倍率放電比容量136mAh/g,1C循環(huán)100圈容量保持率>95%。[0064] 實(shí)施例2[0065] 一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其具體步驟如下所示:[0066] (1)稱取300g來自四川某廠的錳鐵復(fù)合精礦,檢測到樣品中含有的主要雜質(zhì)為Cr、Al、Si;[0067] (2)加入30g氫氧化鉀,將其混合均勻后置于球磨罐內(nèi),加入3300g去離子水做分散劑,進(jìn)行球磨,球料比為20:1,200r/min,球磨120分鐘,球磨介質(zhì)為氧化鋯球;[0068] (3)將得到的球磨漿料轉(zhuǎn)移到水熱釜內(nèi),在250℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)12h,對其深度除雜;對浸出之后的物料進(jìn)行過濾,先用60℃、質(zhì)量濃度為1%的NaOH溶液洗滌5次,堿洗固含量控制在100g/L,再用60℃的去離子水洗滌5次,水洗固含量控制在100g/L,最后收集濾餅,濾餅置于鼓風(fēng)干燥箱中以150℃干燥12小時(shí),隨后取出物料,即得到純精礦粉;[0069] (4)稱取30g的純精礦粉,根據(jù)混合物的化學(xué)計(jì)量比:錳+鐵:鋰:磷:碳=0.9:1.05:1:0.08,加入9.6590gFe3O4補(bǔ)充鐵源,加入55.8038gLiH2PO4為磷源和鋰源,加入

0.6443gLiOH補(bǔ)充鋰源,加入14.7037g聚乙烯醇為有機(jī)碳源,混合物中加入166mL的乙醇作為分散劑,球料比為20:1,球磨介質(zhì)為不銹鋼球,球磨8小時(shí),球磨后漿料經(jīng)過70℃鼓風(fēng)干燥

14h,篩分后得到磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體;

[0070] (5)將得到的磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體放入氧化鎂坩堝中,隨后放入管式爐中,在氮?dú)鈿夥障?,?℃/min的升溫速率升溫至450℃后保溫5h進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫至800℃煅燒6h,隨爐冷卻至25℃后得到納米磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料。[0071] 實(shí)施例中除雜前原始錳鐵復(fù)合精礦樣品與除雜后純精礦粉對比,其分析結(jié)果列于表2中。[0072] 表2[0073]元素 Mn Fe Al Cr Si Mg

除雜前/% 56.269 5.695 0.426 0.975 10.265 0.661

除雜后/% 61.826 8.195 0.029 0.079 0.613 0.835

除雜率/% / / 93.192 91.897 94.028 ?26.323

[0074] 通過表2可以看出,對除雜前的錳鐵復(fù)合精礦與除雜后的純精礦粉進(jìn)行成分檢測,該方法可以將絕大多數(shù)有害雜質(zhì)Al、Si、Cr除去,去除率均在90%以上。[0075] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行TEM測試,其測試結(jié)果如圖5所示,從圖中可以看出磷酸錳鐵鋰顆粒形貌為類球形。[0076] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行電化學(xué)性能測試,其測試結(jié)果如圖6所示,從圖中可以看出材料0.1C倍率放電比容量138mAh/g,電化學(xué)性能優(yōu)異。[0077] 實(shí)施例3[0078] 一種用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法,其具體步驟如下所示:[0079] (1)稱取500g來自某廠的錳鐵復(fù)合精礦,檢測到樣品中含有的主要雜質(zhì)為Al、Si、Mo;[0080] (2)加入90g氫氧化鉀和60g氫氧化鈉,將其混合均勻后置于球磨罐內(nèi),加入1.3kg去離子水做分散劑,進(jìn)行球磨,球料比為10:1,轉(zhuǎn)速300r/min,球磨80分鐘,球磨介質(zhì)為不銹鋼球;[0081] (3)將得到的球磨漿料轉(zhuǎn)移到水熱釜內(nèi),在200℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)15h,對其深度除雜;對浸出之后的物料進(jìn)行過濾,先用80℃、質(zhì)量濃度為5%的NaOH溶液洗滌4次,堿洗固含量控制在1000g/L,再用80℃的去離子水洗滌4次,水洗固含量控制在1000g/L,最后收集濾餅,濾餅置于鼓風(fēng)干燥箱中以60℃干燥24h,隨后取出物料,即得到純精礦粉;[0082] (4)稱取20g的純精礦粉,根據(jù)混合物的化學(xué)計(jì)量比:錳+鐵:鋰:磷:碳=1:1:1:0.1,加入2.0639gMn3O4補(bǔ)充錳源,加入26.0674gNH4H2PO4為磷源,加入15.6332gLiNO3補(bǔ)充鋰源,加入3.8805g葡萄糖為有機(jī)碳源,混合物中再加入101mL的乙醇作為分散劑,球料比為

30:1,球磨介質(zhì)為不銹鋼球,球磨6小時(shí),球磨后漿料經(jīng)過60℃鼓風(fēng)干燥25h,篩分后得到磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體;

[0083] (5)將得到的磷酸錳鐵鋰前驅(qū)體放入氧化鎂坩堝中,隨后放入管式爐中,在氬氣氛圍下,以4℃/min的升溫速率升溫至500℃保溫6h進(jìn)行預(yù)燒結(jié),再以同樣的升溫速率升溫至750℃煅燒12h,隨爐冷卻至25℃后得到納米磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料。

[0084] 實(shí)施例中除雜前原始錳鐵復(fù)合精礦樣品與除雜后純精礦粉對比,其分析結(jié)果列于表3中。[0085] 表3[0086] 元素 Mn Fe Al Mo Si除雜前/% 30.653 22.298 0.339 0.082 8.975

除雜后/% 34.891 25.326 0.028 0.008 0.409

除雜率/% / / 91.740 90.243 95.442

[0087] 通過表3可以看出,對除雜前的錳鐵復(fù)合精礦與除雜后的純精礦粉進(jìn)行成分檢測,該方法可以將大量的有害雜質(zhì)Al、Si、Mo除去,去除率均在90%以上。[0088] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行XRD測試,其測試結(jié)果如圖7所示,從圖中可以看出合成的材料為純相磷酸錳鐵鋰,并且具有較好的結(jié)晶度。[0089] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行SEM測試,其測試結(jié)果如圖8所示,從圖中可看出磷酸錳鐵鋰顆粒為類球形。[0090] 將制備出的磷酸錳鐵鋰進(jìn)行電化學(xué)性能測試,其測試結(jié)果如圖9所示,從圖中可看出材料0.2C倍率放電比容量135mAh/g,具有較好的電化學(xué)性能。



聲明:
“用錳鐵復(fù)合精礦制備磷酸錳鐵鋰復(fù)合正極材料的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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磷酸錳鐵鋰 正極材料
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