【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法。
技术介绍
1、锂离子电池不仅广泛应用于便携式电子产品，而且在大型储能电站和电动汽车中也有广阔的应用前景。正极材料是制约电池性能和成本的核心因素。在各种正极材料中，成本低、安全性高的橄榄石结构lifepo4被认为是最具竞争力的材料之一，但低工作电压(3.4vvs.li/li+)和能量密度(578wh/kg)限制了其大规模应用。limnpo4的结构和理论容量与lifepo4相似，但具有更高的工作电压(4.1vvs.li/li+)和能量密度(700wh/kg)，然而极低的导电性能和循环过程中结构不稳定导致其实际电化学性能较差。而富锰橄榄石结构limn1-xfexpo4(0<x≤0.4)综合了lifepo4的高安全性和limnpo4高能量密度的优势，是一种很有前途的正极材料。专利cn 113659134 a公布了一种使用共结晶法制备纳米级磷酸铁锰锂材料的方法，其中以高纯的锰源和铁源为原料制备磷酸铁锰锂，成本较高。因此，降低生产成本是limn1-xfexpo4正极材料的关键之一。
2、电解金属锰广泛用于钢铁冶炼、有色冶金、化学工业、航天工业等各个领域。我国电解锰产量稳定在150万吨/年，占全球电解锰产量的97％以上，电解锰阳极泥是电解过程中mn2+在阳极氧化沉积的副产物，主要含锰40-50％(mno2-y，0≤y<1，y与电解锰阳极泥中锰的价态有关)、铅3-6％和少量mg、ca、sn、fe、se等杂质，我国产生阳
技术实现思路
1、为了实现上述目的，本专利技术公开了一种以电锰锰阳极泥和硫铁矿烧渣为锰源和铁源制备锂离子电池limn1-xfexpo4/c(0<x≤0.4)复合正极材料的方法，采用直接还原浸出法提取电锰锰阳极泥和硫铁矿烧渣中锰和铁，然后用液相氧化沉淀制备纳米mn1-xfexpo4·h2o前驱体，前驱体与lioh·h2o和碳源混合后经热处理得到limn1-xfexpo4/c(0<x≤0.4)纳米复合正极材料。本专利技术具有原料来源丰富、成本低、工艺简单的优点。不仅实现了电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣的高值化利用，而且可以降低limn1-xfexpo4的生产成本，并得到电化学性能优良limn1-xfexpo4/c(0<x≤0.4)正极材料。
2、本专利技术本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，包括以下步骤：
4、(1)将电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣按照limn1-xfexpo4中锰和铁比例粉碎混合后分散到水中形成矿桨，加入硫酸，然后再加入还原剂葡萄糖进行还原浸出，反应完成后过滤得到含feso4-mnso4的浸出液。硫酸-葡萄糖直接还原浸出电解锰阳泥中锰氧化物mno2-y(0≤y<1)的反应为
5、
6、硫酸-葡萄糖直接还原浸出硫铁矿烧渣中铁氧化物fe2o3-z(0≤z<1)的反应为
7、
8、(2)向浸出液中按mn1-xfexpo4的计量比加入磷酸、氧化剂和表面活性剂，用naoh溶液调节ph值，进行氧化沉淀反应，反应完成后过滤分离干燥，得到纳米mn1-xfexpo4·h2o前驱体。氧化沉淀过程的化学反应为
9、
10、(3)mn1-xfexpo4·h2o前驱体与lioh和碳源混合后在n2气氛下进行热处理生成limn1-xfexpo4/c复合正极材料。
11、进一步地，步骤(1)中，以摩尔计，锰和铁比例为0.6:0.4-0.9-0.1。
12、进一步地，步骤(1)中还原剂为葡萄糖，用量按30-80g/l计算，优选40-60g/l。
13、进一步地，步骤(1)中硫酸浓度为93-98％用量为理论用量(按电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣锰铁含量和价态，根据反应(1)和(2)计算)的1.1-1.6倍，优选用量为理论用量的1.2-1.3倍。
14、进一步地，步骤(1)中浸出温度60-90℃、浸出时间60-300min、固液比为30-70g/l，优选浸出温度80-90℃、浸出时间160-180min、固液比为50-60g/l。
15、进一步地，步骤(2)的mn1-xfexpo4·h2o前驱体中，0<x≤0.4。
16、进一步地，步骤(2)中氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种，用量为理论用量的1.3-2.0倍，优选氧化剂过硫酸钠、用量为理论用量的1.5-1.7倍。过硫酸钠的理论用量根据浸出液中mn2+和fe2+的量，按反应(3)计算。
17、进一步地，步骤(2)中磷酸为质量浓度为85％的净化湿法磷酸、用量为理论用量1.05-1.3倍，优选用量为理论用量1.1-1.15倍。
18、进一步地，步骤(2)中表面活性剂为ctab、peg、pvp(k30)、pvp(k90)，浓度为1-10g/l，优选表面活性剂pvp(k90)、浓度为5-7g/l。
19、进一步地，步骤(2)中氧化沉淀过程ph为1-6、温度30-80℃、时间120-360min，优选ph为2-3、温度50-60℃、时间200-260min。
20、进一步地，步骤(3)中碳源为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、淀粉、聚丙烯腈中的一种或多种，用量为mn0.8fe0.2po4·h2o前驱体质量的10-40％，优选碳源为葡萄糖，用量20-30％。
21、进一步地，步骤(3)中热处理温度550-850℃，时间6-18小时，优选温度600-700℃、时间8-12h。
22、本专利技术的有益效果：
23、1.用固废电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣生产高附加值的锂离子电池limn1-xfexpo4/c复合正极材料，实现了二者的高值化的综合利用，解决了堆放困难、利用不高等问题；
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1.一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(1)中，还原剂为葡萄糖。
3.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浸出温度60-90℃、浸出时间60-300min、固液比为30-70g/L。
4.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(2)的Mn1-xFexPO4·H2O前驱体中，0<x≤0.4。
5.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(2)中氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(2)中表面活性
7.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(2)中氧化沉淀过程pH为1-6、温度30-80℃、时间120-360min。
8.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(3)中碳源为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、淀粉、聚丙烯腈中的一种或多种，用量为Mn0.8Fe0.2PO4·H2O前驱体质量的10-40％。
9.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备LiMn1-xFexPO4/C的方法，其特征在于，步骤(3)中热处理温度550-850℃，时间6-18小时。
10.一种权利要求1-9任一项所述的方法制得的LiMn1-xFexPO4/C的应用，其特征在于，将其用作锂离子电池的正极活性材料。
...【技术特征摘要】
1.一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，其特征在于，步骤(1)中，还原剂为葡萄糖。
3.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浸出温度60-90℃、浸出时间60-300min、固液比为30-70g/l。
4.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，其特征在于，步骤(2)的mn1-xfexpo4·h2o前驱体中，0<x≤0.4。
5.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧渣制备limn1-xfexpo4/c的方法，其特征在于，步骤(2)中氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种用电解锰阳极泥和硫铁矿烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：文衍宣，蔡康辉，苏静，吕小艳，李震坤，彭磊，黄丽颖，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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