一种锰基普鲁士白的生产方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于钠离子电池正极材料的生产技术领域，具体涉及一种锰基普鲁士白的生产方法及装置；通过将母液、钠源及辅助试剂加入络合反应器中，将亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液流加至络合反应器中进行共沉淀络合和陈化反应，形成反应浆液；对反应浆液中的锰基普鲁士白沉淀进行砂磨处理，再通过固液分离，得到固相和母液；部分母液作为沉淀络合反应的原料，另一部分母液进行沉降之后得到的固相通过打浆洗涤、高效分离得到洗水和湿品锰基普鲁士白；充分沉降后的母液通过蒸发浓缩、离心分离、干燥得到钠盐副产物；本发明专利技术实现了对母液、未反应物料和辅助试剂的循环利用，提高产品收率高，生产过程安全环保。生产过程安全环保。生产过程安全环保。

【技术实现步骤摘要】
一种锰基普鲁士白的生产方法及装置


[0001]本专利技术属于钠离子电池正极材料的生产
，具体涉及一种锰基普鲁士白的生产方法及装置。

技术介绍

[0002]目前绿色能源在能源领域得到大量应用，利用风力、太阳能等进行发电并网，需要大规模储能技术来储存电能和平衡电网负荷。电化学储能具有能量转化效率高、使用方便的优势，在储能领域应用逐年增长。目前，电化学储能主要采用锂离子电池，由于锂离子电池应用领域广，对锂资源的消耗巨大。然而全球锂资源有限，目前对锂离子电池的回收利用也缺少有效的技术。与之相比，钠在地球的丰度高，钠离子电池的制造工艺与锂离子电池类似，但是具有成本低的优点，在规模储能、低速电动车等领域具有广阔的应用前景。从回收的角度来看，基于锂离子的电池不环保且昂贵。钠离子电池代表了锂离子电池的一种有吸引力的替代品，并且可以说是支持可再生能源以实现负载均衡和储存多余能量的最可行的方法。然而，为了在商业上可行，必须应用既高性能又便宜的材料。
[0003]锰基普鲁士白的化学式可表示为：NaxMn[Fe(CN)6]y
·
nH2O，1.6≤x≤2.0，0.1≤y≤1，n≤2，锰基普鲁士白独特的开放框架和三维大孔道结构，能够实现Na
+
的快速可逆脱嵌。Fe
‑
C≡N
‑
Mn框架独特的电子结构保证了与C结合的低自旋态Fe
3+
/Fe
2+
氧化还原电对具有较高的工作电势（2.7
‑
3.8Vvs.Nar/>+
/Na），对应的理论比容量高达170mAh/g，且其合成工艺简单、成本低廉、对环境友好，是钠离子电池最理想的正极材料之一。
[0004]目前锰基普鲁士白常见的实验室制备方法有共沉淀法、水热法和球磨法，其中，共沉淀法合成工艺容易调节，可通过优化合成条件、改变干燥方式、引入辅助试剂等合成出高性能铁基普鲁士白，故成为现有研究中通常采用的合成方法。
[0005]在专利CN108821310B的专利文献中公开了以亚铁氰化钠和锰盐为原料，通过加入辅助试剂，制备获得具有高容量及优异循环性能的锰基普鲁士白。
[0006]在现有专利技术中，虽然在一定程度上可以满足锰基普鲁士白的制备，但未考虑工艺闭路循环的可持续化生产，生产工艺未考虑内容包括：母液的循环套用；副产钠盐的分离回收；水的平衡以及络合剂、表面活性剂等辅助试剂的回收套用等。不具有工业化生产价值，缺乏生产锰基普鲁士白的可行的工业方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种锰基普鲁士白的生产方法及装置。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0009]一种锰基普鲁士白的生产方法，包括以下步骤：1）将套用的母液、钠源及辅助试剂加入络合反应器中，在高速搅拌条件下，将亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液滴加至络合反应器中进行共沉淀络合反应和陈化反应，形成反应浆液；
2）对反应浆液中的锰基普鲁士白沉淀进行砂磨处理，形成超细微粒。
[0010]3）将砂磨后的反应浆液通过固液分离，得到固相和母液；部分母液作为步骤1）所述沉淀络合反应的原料，另一部分母液进行充分沉降。
[0011]4）充分沉降后的固相通过多次梯级打浆洗涤、高效分离得到洗水和湿品锰基普鲁士白、湿品锰基普鲁士白经真空干燥和包装，得到锰基普鲁士白产品。
[0012]5）充分沉降后的母液通过蒸发浓缩、离心分离、干燥得到钠盐副产物。
[0013]优选的，步骤1）所述的反应温度30
‑
90℃；滴加时间1
‑
5h；所述陈化反应时间为1
‑
10h。
[0014]优选的，步骤4）所述洗水或步骤5）所述的蒸发浓缩产生的冷凝液用于亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液的配制。
[0015]优选的，步骤5）所述的离心分离出的母液进入络合反应器中。
[0016]优选的，亚锰盐水溶液的质量百分比为最低值3%，最大值15%；亚锰盐为：硫酸亚锰、氯化亚锰、硝酸亚锰，醋酸亚锰、柠檬酸亚锰的任意一种。
[0017]优选的，亚铁氰化钠溶液的质量百分比为最低值3%，最大值近25%。
[0018]优选的，钠源为NaCl或Na2SO4，钠离子与亚铁氰化钠的摩尔比为1
‑
40:1。
[0019]优选的，亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液中的Fe(CN)
64
‑
与Mn
2+
的摩尔比为1:1
‑
1.5。
[0020]优选的，辅助试剂为EDTA钠盐、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、安息香酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮PVP等一种或两种以上混合物，与亚铁氰化钠溶液的摩尔比为2
‑
10:1。
[0021]优选的，步骤2）所述的砂磨处理，形成500nm
‑
1.5μm的超细微粒。
[0022]用于所述的锰基普鲁士白的生产工艺的装置，包括原料配制罐和络合反应器，原料配制罐和络合反应器相连接；所述络合反应器连接有循环磨砂装置；络合反应器的出料口与固液分离器相连接；所述固液分离器其母液出口分别与原料配制罐、浓缩蒸发器相连接，其固相出口与打浆洗涤机相连接；所述打浆洗涤机其洗水出口与亚铁氰化钠/Mn
2+
盐配制罐相连接，其湿品出口与真空干燥机/包装机相连接；所述浓缩蒸发器分别与离心机、冷凝器相连接；离心机其固相出口与Na
+
盐干燥机相连接，其母液与原料配制罐相连接；所述冷凝器的冷凝水出口与分别与亚铁氰化钠/Mn
2+
盐配制罐、废水处理系统相连接。
[0023]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本专利技术提供的锰基普鲁士白钠离子电池正极材料的绿色生产工艺方法简单，母液、未反应物料和辅助试剂可充分循环利用，蒸发冷凝水最大限度回收套用，可持续化绿色生产，产品收率高，可达到98%以上；产品具有良好的循环性能和高比容量。
[0024]本专利技术采用亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液滴加至络合反应器中与钠源进行共沉淀络合反应和陈化反应，反应过程不会放出HCN，生产过程安全环保。
附图说明
[0025]图1为本专利技术锰基普鲁士白的生产工艺流程图。
[0026]图2为实施例6制备的锰基普鲁士白产品的SEM照片。
[0027]图3为实施例6制备的锰基普鲁士白产品的充放电曲线。
[0028]图4 为实施例6制备的锰基普鲁士白产品的循环寿命曲线。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例及附图详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0030]实施例1一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将套用的母液、钠源及辅助试剂加入络合反应器中，在搅拌条件下，将亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液流加至络合反应器中进行共沉淀络合反应和陈化反应，形成反应浆液；2）对反应浆液中的锰基普鲁士白沉淀进行砂磨处理，形成超细微粒；3）将砂磨后的反应浆液通过固液分离，得到固相和母液；部分母液作为步骤1）所述沉淀络合反应的原料，另一部分母液进行充分沉降；4）充分沉降后的固相通过多次梯级打浆洗涤、高效分离得到洗水和湿品锰基普鲁士白，湿品锰基普鲁士白经真空干燥后，得到锰基普鲁士白产品；5）充分沉降后的母液通过蒸发浓缩、离心分离与干燥，得到钠盐副产物。2.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，步骤4）所述洗水或步骤5）所述的蒸发浓缩产生的冷凝液用于亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液的配制。3.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，步骤5）所述的离心分离出的母液进入络合反应器中。4.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，亚锰盐水溶液的质量百分比为最低值3%，最大值15%；亚锰盐为：硫酸亚锰、氯化亚锰、硝酸亚锰，醋酸亚锰、柠檬酸亚锰的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，亚铁氰化钠溶液的质量百分比为最低值3%，最大值25%。6.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，钠源为NaCl或Na2SO4，钠源与亚铁氰化钠的摩尔比为1
‑
40:1。7.根据权利要求1所述的一种锰基普鲁士白的生产方法，其特征在于，亚铁氰化钠溶液和亚锰盐水溶液中的Fe(CN)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立华，郑道敏，苗海霞，
申请(专利权)人：鸿兴山西新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：