一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法与流程

本发明涉及磷酸锰铁锂正极材料，具体涉及一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法。

背景技术：

1、钛白粉即二氧化钛，是一种重要的无机颜料，工业上制备二氧化钛的工艺主要有硫酸法和氯化法，硫酸法制备二氧化钛的主要副产物为硫酸亚铁，其中含有多种金属杂质和水解程度不同的水解硫酸钛杂质，通过除杂处理，将其作为锂离子电池正极材料的原料，既解决了副产物硫酸亚铁的严重积压问题，又满足了电池行业的发展需要。

2、现有技术制备的磷酸锰铁锂正极材料循环容量保持率性能差，以及产品在高温、高倍率条件下产品的容量性能很难实现平衡协调改进，限制了产品的使用效率，基于此，本发明对其进一步的改进处理。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，包括以下步骤：

4、步骤一，钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂初体：

5、(1)将钛白粉生产副产物硫酸亚铁、硫酸锰、钼酸铵和聚乙烯吡咯烷酮和水按照重量比6:3:2:1:8共混得到混合体；

6、(2)将浓度为10％的磷酸溶液按照重量比2:5加入到混合体中搅拌充分形成沉淀，过滤、干燥，得到基体剂；

7、(3)将基体剂、lioh.h2o水溶液按照重量比1:1混合球磨充分，然后于700℃下煅烧7h得到反应体，将硝酸镁、磷酸钠和水按照重量比2:2:5混匀得到添加剂，将添加剂、反应体和聚乙烯吡咯烷酮按照重量比7:3:1混匀球磨充分，最后于800℃下煅烧6h得到磷酸锰铁锂初体；

8、步骤二，将磷酸锰铁锂初体、球磨改性液按照重量比5:3球磨改进处理，球磨转速为1500r/min，球磨2h，处理结束，得到球磨改进的初体剂；

9、步骤三，球磨改进的初体剂热调节改进处理，处理结束，即可得到本发明的磷酸锰铁锂正极材料；

10、热调节改进处理的具体操作步骤为：

11、将球磨改进的初体剂先浸入到足量的浸渍调节液中浸渍充分，浸渍结束，然后抽滤、干燥，再进行热改进处理。

12、优选地，浸渍充分的浸渍压力为10-15mpa，浸渍时间为35-45min。

13、优选地，球磨改性液的制备方法为：

14、s11：将碳纳米管先于碳纳米管总量3-5倍的改性剂中搅拌改性处理，改性结束，水洗、抽滤、干燥，得到改性的碳纳米管剂；

15、其中改性剂的制备方法为：

16、s111：将纳米二氧化硅先浸入到纳米二氧化硅总量3-5倍的硝酸钇溶液中浸入超声处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到纳米二氧化硅剂；

17、s112：1-3份羧甲基纤维素加入到4-7份质量分数8％的十二烷基苯磺酸钠溶液中，随后再加入2-4份纳米二氧化硅剂、1-2份硬脂酸共混充分得到改性剂；

18、s12：将石墨烯先于质子辐照箱内辐照5-10min，辐照功率为350-400w，辐照结束；

19、3-5份辐照的石墨烯和4-7份柠檬酸钠溶液共混均匀，随后再加入2-4份硅灰石、1-2份硅烷偶联剂kh560共混充分得到石墨烯液；

20、s13：改性的碳纳米管剂、石墨烯液按照重量比2:5混合超声处理，超声功率为350-400w，超声时间为20-30min，超声结束，得到球磨改性液。

21、优选地，所述搅拌改性处理的搅拌转速为450-550r/min，搅拌时间为20-30min；所述浸入超声处理的超声功率为300-350w，超声时间为15-25min。

22、所述柠檬酸钠溶液的质量分数为5-8％；所述硝酸钇溶液的质量分数为2-5％。

23、优选地，所述浸渍调节液的制备方法为：

24、s101：将纳米膨润土以1-3℃/min速率升温至210-220℃，保温10-15min，然后再以2-5℃/min的速率升温至350-360℃，保温2-5min，最后空冷至室温；

25、s102：将s101的纳米膨润土于改性浸渍剂中混匀充分得到浸渍调节液。

26、优选地，其中改性浸渍剂、s101的纳米膨润土的物质质量比为(5-7):2。

27、优选地，所述改性浸渍剂包括以下重量份原料：

28、2-5份硅酸铝纤维、4-7份壳聚糖溶液、1-3份氯化镧溶液、2-4份木质素磺酸钠和0.25-0.45份羟基磷灰石。

29、优选地，所述壳聚糖溶液的质量分数为2-5％；氯化镧溶液的质量分数为3-6％。

30、优选地，所述热改进处理的具体操作步骤为：

31、先以1-3℃/min的速率升温至210-220℃，保温20-25min，随后再以2-5℃/min的速率升温至750-780℃，保温5-10min，最后再以1-2℃/min的速率空冷至室温。

32、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

33、本发明磷酸锰铁锂正极材料采用钛白粉生产副产物制备的磷酸锰铁锂初体配合球磨改性液、热调节改进处理得到的正极材料，采用球磨改性液、热调节改进处理二者协调协配，共同增效，产品的磷酸锰铁锂正极材料循环容量保持率性能优异，以及产品在高温、高倍率条件下产品的容量性能很实现平衡协调改进；球磨改性液采用碳纳米管经过改性剂处理，改性剂采用纳米二氧化硅经过硝酸钇溶液处理，再配合羧甲基纤维素、质量分数8％的十二烷基苯磺酸钠溶液和硬脂酸共同协配调和，通过原料之间的配合改进，优化碳纳米管再体系中的性能效果，增强产品的性能效率，石墨烯经过质子辐照，激发其活性效能，再通过柠檬酸钠溶液、硅灰石、硅烷偶联剂kh560共混充分得到石墨烯液，通过石墨烯协调配合硅灰石原料，以片状结构配合针状硅灰石穿插补强体系中，以高比表面积的碳纳米管、纳米二氧化硅协配石墨烯液，从而协调增强产品的高温、高倍率条件下产品的容量性能，以及优化产品的循环容量保持率；球磨改进的初体剂热调节改进处理中采用浸渍调节液处理，再经过热改进处理，浸渍调节液以纳米膨润土以1-3℃/min速率升温至210-220℃，保温10-15min，然后再以2-5℃/min的速率升温至350-360℃，保温2-5min，最后空冷至室温，采用分段、分步热改进，增强纳米膨润土的活性效能和片层层间距，再经过改性浸渍剂调和混配，以硅酸铝纤维、壳聚糖溶液、氯化镧溶液、木质素磺酸钠和羟基磷灰石协调协配，通过原料之间的配合协调，采用硅酸铝纤维协配羟基磷灰石共同改进纳米膨润土，从而增强浸渍调节液对产品体系改进效果，优化产品的循环容量保持率性能优异，以及产品在高温、高倍率条件下产品的容量性能，同时再配合分步骤、分段的热改进处理，进一步的增强产品的性能效果。

技术特征：

1.一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，浸渍充分的浸渍压力为10-15mpa，浸渍时间为35-45min。

3.根据权利要求1所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，球磨改性液的制备方法为：

4.根据权利要求3所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述搅拌改性处理的搅拌转速为450-550r/min，搅拌时间为20-30min；所述浸入超声处理的超声功率为300-350w，超声时间为15-25min。

5.根据权利要求3所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述柠檬酸钠溶液的质量分数为5-8％；所述硝酸钇溶液的质量分数为2-5％。

6.根据权利要求1所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述浸渍调节液的制备方法为：

7.根据权利要求6所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，其中改性浸渍剂、s101的纳米膨润土的物质质量比为(5-7):2。

8.根据权利要求6所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述改性浸渍剂包括以下重量份原料：

9.根据权利要求8所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的质量分数为2-5％；氯化镧溶液的质量分数为3-6％。

10.根据权利要求1所述一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，其特征在于，所述热改进处理的具体操作步骤为：

技术总结本发明涉及一种利用钛白粉生产副产物制备磷酸锰铁锂正极材料的方法，包括以下步骤：将磷酸锰铁锂初体、球磨改性液按照重量比5:3球磨改进处理，球磨转速为1500r/min，球磨2h，处理结束，得到球磨改进的初体剂，即可得到本发明的磷酸锰铁锂正极材料。本发明磷酸锰铁锂正极材料采用钛白粉生产副产物制备的磷酸锰铁锂初体配合球磨改性液、热调节改进处理得到的正极材料，采用球磨改性液、热调节改进处理二者协调协配，共同增效，产品的磷酸锰铁锂正极材料循环容量保持率性能优异，以及产品在高温、高倍率条件下产品的容量性能很实现平衡协调改进。技术研发人员：周宇,覃愿,何宇莹,黎华挺,李广欣,许献凤,蔡敏婷,龙天成,陈李萍受保护的技术使用者：广西金茂钛业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6