亚铁氰化物溶液的纯化和用途制造技术

用于有效地纯化用于TMCC最终产品的起始材料的系统和方法，以及用于使用纯化的起始材料有效地产生高品质TMCC材料的系统和方法。

Purification and application of ferrocyanide solution

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】亚铁氰化物溶液的纯化和用途相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月13日提交的第15/840,463号美国专利申请和2017年3月20日提交的第62/474,044号美国专利申请的权益，所述申请的内容以整体形式通过援引由此明确并入，以用于所有目的。专利
本专利技术一般地涉及电池组分的生产，并且更具体地且非排他地，涉及用于过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料的起始材料的纯化和用途。专利技术背景不应当假设背景部分中讨论的主题由于其在背景部分中提及而仅是现有技术。类似地，不应当假设在背景部分中提及或与背景部分的主题有关的问题已经先前在现有技术中被认识到。背景部分中的主题仅代表不同的方法，其自身还可以构成专利技术。过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料在非生产环境中已经被证实具有对许多二次电池有益的性质。对于以大的工业规模生产TMCC阴极活性材料存在着一些挑战。那些挑战之一涉及高纯度TMCC最终产品的生产。起始材料，例如，亚铁氰化钠，可以用于生产这些TMCC最终产品。该起始材料的纯度可以影响TMCC最终产品的品质，并且影响用于制备TMCC产品的工艺。针对纯化的一些努力在生产高品质TMCC最终产物方面可能不是可靠的。纯化的替代方案可以包括使用超纯和昂贵等级的起始材料。这些超纯起始材料与标准纯度相比可能昂贵数倍至许多倍，并且可以解决与TMCC最终产品的生产有关的一些问题。不幸的是，不能总是保证超纯起始材料用于产生高品质TMCC最终产品。专利技术概述公开了用于有效地纯化用于TMCC最终产品的起始材料的系统和方法，以及用于使用纯化的起始材料有效地生产高品质TMCC材料的系统和方法。提供以上的专利技术概述以有助于理解与用于TMCC生产的起始材料的纯化有关和与使用这种纯化的起始材料生产高品质TMCC最终产品有关的一些技术特征，但不旨在完全描述本专利技术。可以通过获取作为整体的全部说明书、权利要求、附图和摘要来获得对本专利技术的各个方面的完整认知。本专利技术可以适用于除亚铁氰化钠起始材料之外的用于TMCC最终产品的其他起始材料，可以适用于除TMCC最终产品之外的其他材料的生产，以及可以适用于一些起始材料的纯化。本专利技术的实施方案可以包括在制备过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料中用作前体的亚铁氰化物溶液的氧化处理。这种氧化纯化方法可以产生允许形成TMCC材料的良好面心立方晶体的起始材料。这些材料可以具有大于10微米的微晶聚集体尺寸，因此容易经滤料介质过滤而没有滤料的任何堵塞。本专利技术的实施方案可以包括通过使用这种纯化的前体材料形成良好面心立方初晶结构以及较大的二次颗粒和较紧密的粒径分布。在电极中使用TMCC材料的这些颗粒有时候可以导致增加的电化学性质。亚铁氰化物的纯化方法的实施方案可以具有多种益处，包括i)可以按工业规模成比例放大的实用、廉价和有效的方法；以及ii)导致相应的过渡金属配位化合物(TMCC)的完全可控的粒径生成的批次间可重复性。本专利技术的实施方案可以包括选择用于纯化包含不期望的还原剂的起始材料的特定氧化剂，特别是在纯化的起始材料意欲用于其中还原剂可能减退的后续反应中时。例如，在水溶液中还存在不期望的还原剂时，可能有四类氧化剂(A’、B’、C’和D’)用于纯化起始材料A的水溶液。这些类别的氧化剂的这些细节高度依赖于特定的起始材料及其后续用途。例如，A’表示还原成A(起始材料)的氧化剂，B’表示还原成B(从起始材料消散的材料)的氧化剂，C’表示还原成C(其仍存在于溶液中，但在后续反应中呈惰性)的氧化剂，并且D’表示还原成D(其仍存在于溶液中并且以比还原剂更低的程度负面地影响后续反应)的氧化剂。用于制造具有良好面心立方晶粒且具有大于10微米的微晶聚集体尺寸的过渡金属配位化合物(TMCC)材料的方法包括a)使包含亚铁氰化物盐和第一量的还原剂的水溶液与第一量的氧化剂反应以产生具有比第一量更少的第二量的还原剂的纯化水溶液；和b)使纯化水溶液与包含一组过渡金属盐的水溶液反应以产生TMCC材料。氧化剂可以包括选自以下的一种或多种材料：铬酸盐如无水重铬酸钠，高价碘如高碘酸钠，次氯酸盐如次氯酸钠，锇如四氧化锇，高氯酸盐如高氯酸钠水合物，过氧化物如过氧化氢，过氧酸和盐如过氧乙酸和过硫酸铵、过硫酸氢钾、亚硝基二磺酸钾、过氧二硫酸钾、过硫酸钾、过硫酸钠、三氧化硫、三氧化硫配合物，铁氰化钾，铁氰化钠，溴，氯，碘，三甲胺-N-氧化物，过钌酸四丙基铵，过钌酸钾，四氰基乙烯，TEMPO，磷钼酸钠，高锰酸钠，过碳酸钠，二氯异氰尿酸钠，二氧化硒，高锰酸钾，氯氧化磷，磷钼酸，草酰氯，草酰溴，亚硝基四氟硼酸酯，4-甲基吗啉N-氧化物，氯代乙醛酸甲酯，氯代乙醛酸乙酯，N-羟基四氯邻苯二甲酰亚胺，8-乙基喹啉N-氧化物，N,N-二氯-对甲苯磺酰胺，2,3-二氯-5,6-二氰基-对苯醌，氯醌，氯胺-T水合物，硝酸铈(IV)铵，磷钼酸铵及其组合。本文描述的任何实施方案可以单独使用或与另一个以任何组合的形式一起使用。本说明书中涵盖的专利技术还可以包括在此简要概述中或在摘要中仅部分地提及或暗示或者从未提及或暗示的实施方案。尽管已经通过本领域的各种缺陷来启示本专利技术的各种实施方案(其可在本说明书的一处或多处进行讨论或暗示)，但是本专利技术的实施方案不必解决这些缺陷中的任一个。换言之，本专利技术的不同实施方案可以解决可能在本说明书中讨论的不同的缺陷。一些实施方案可以仅部分地解决一些缺陷或仅解决可能在说明书中讨论的一个缺陷，并且一些实施方案可能未解决这些缺陷中的任一个。本专利技术的其他特征、益处和优势在查阅本公开内容(包括说明书、附图和权利要求)之后将是显而易见的。附图说明附图(其中在单独的图示中相同的参考数字指代相同或功能类似的元件，并且所述附图被并入说明书且构成说明书的一部分)进一步例示出本专利技术，并且与本专利技术的详细描述一起用于解释本专利技术的原理。图1示出由标准亚铁氰化物起始材料制成的过渡金属配位化合物的对照例的扫描电子显微图；和图2示出由氧化纯化的亚铁氰化物起始材料制成的过渡金属配位化合物的改进例的扫描电子显微图。专利技术详述本专利技术的实施方案提供了用于有效地纯化用于TMCC最终产品的起始材料的系统和方法，以及用于使用纯化的起始材料有效地生产高品质TMCC材料的系统和方法。呈现以下描述以使得本领域普通技术人员能够进行和使用本专利技术，并且在专利申请及其要求的情形下提供以下描述。对本文描述的优选实施方案以及上位原理和特征的各种改变对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本专利技术不旨在限于所示的实施方案，但是符合与本文描述的原理和特征相符的最宽泛的范围。定义除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与此一般专利技术构思所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。要进一步理解，术语，诸如常用词典中定义的那些术语，应解释为具有与其在相关技术和本公开的情形中的含义相符的含义，并且不会以理想化或过于正式的含义来解释，除非本文明确如此定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造具有良好面心立方晶粒且具有大于10微米的微晶聚集体尺寸的过渡金属配位化合物(TMCC)材料的方法，包括：/na)使包含亚铁氰化物盐和第一量的还原剂的水溶液与第一量的氧化剂反应以产生具有比所述第一量更少的第二量的所述还原剂的纯化水溶液；和/nb)使所述纯化水溶液与包含一组过渡金属盐的水溶液反应以产生所述TMCC材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170320 US 62/474,044;20171213 US 15/840,4631.制造具有良好面心立方晶粒且具有大于10微米的微晶聚集体尺寸的过渡金属配位化合物(TMCC)材料的方法，包括：
a)使包含亚铁氰化物盐和第一量的还原剂的水溶液与第一量的氧化剂反应以产生具有比所述第一量更少的第二量的所述还原剂的纯化水溶液；和
b)使所述纯化水溶液与包含一组过渡金属盐的水溶液反应以产生所述TMCC材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂的所述第一量为10ppm至10000ppm的范围。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纯化水溶液包含比所述第一量的所述氧化剂更少的第二量的所述氧化剂。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述纯化水溶液包含还原的氧化剂。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述氧化剂包括第一类氧化剂，其中所述还原的氧化剂包括所述亚铁氰化物盐。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一类氧化剂包括选自铁氰化钾、铁氰化钠及其组合中的一种或多种材料。


7.根据权利要求4所述的方法，其中所述氧化剂包括第二类氧化剂，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙洛克·莫塔勒贝，科林·迪恩·维瑟尔，
申请(专利权)人：纳特龙能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US