[发明专利]提钒弃渣制备锂电池电极材料磷酸铁锂和钛酸锂的方法

权利要求书

1.一种提钒弃渣制备锂电池电极材料磷酸铁锂和钛酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)铁钛分离：

将提钒弃渣机械破碎后，用盐酸浸出提钒弃渣，浸出完成后过滤得到富铁浸出滤液和富钛浸出滤渣；

(2)制备磷酸铁锂前驱体：

对步骤(1)所得富铁浸出滤液中游离HCl进行蒸酸回收处理，得到浓缩浸出液，配制成富铁浸出液；将沉淀剂磷酸H₃PO₄加入富铁浸出液中，再加入氧化剂双氧水H₂O₂搅拌反应，加氨水调节溶液体系pH值，进一步反应，所得沉淀过滤并洗涤烘干，即得到磷酸铁锂前驱体—磷酸铁FePO₄粉体；

(3)制备磷酸铁锂LiFePO₄锂二次电池正极材料：

将步骤(2)中所得的磷酸铁FePO₄前驱体与Li₂CO₃及有机碳源混合均匀，在气氛炉中惰性气体保护下煅烧，待冷却后取出，即获得LiFePO₄/C正极材料；

(4)制备钛酸锂前驱体：

对步骤(1)中所得富钛浸出滤渣加入NH₃·H₂O，加热并搅拌，再加入H₂O₂，在加入H₂O₂过程中不断滴加氨水调节pH值，然后加入浓H₂SO₄继续反应，过滤出滤液，将滤液加热反应，颜色变浅至乳白色，蒸干得到淡黄色干凝胶，即为钛酸锂前驱体—过氧钛化合物；过滤渣为微硅粉；

(5)制备钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂锂二次电池负极材料：

将步骤(4)所得过氧钛化合物煅烧，得到TiO₂粉体；将TiO₂粉体与Li₂CO₃混合均匀，空气中煅烧，随炉冷却之后即得钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂负极材料粉体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(1)中：用质量浓度15-35％的盐酸在常压下浸出提钒弃渣，盐酸与提钒弃渣的质量比为1.5-3.0，浸出温度70-110℃，浸出时间为1-5h；浸出完成后将所得浆料冷却至室温，再进行过滤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中：浓缩浸出液配制成0.2-0.8摩尔浓度的富铁浸出液；加氨水调节溶液体系pH值为2-4；

加入磷酸后，30-70℃加热搅拌0.5-1h后，再加入氧化剂搅拌反应5-30min；加氨水后继续反应1-5h；

其中，溶液中二价Fe摩尔量与沉淀剂的加入量为Fe/P摩尔比0.75-1：1，氧化剂的加入量为溶液中二价Fe摩尔量的0.45-0.55倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(3)中：所述磷酸铁FePO₄前驱体与Li₂CO₃及有机碳源的摩尔比2:1：(0.5～1)；

所述气氛炉中煅烧的温度为700-800℃，煅烧时间为8-15h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(4)中：

加入12.5wt％稀氨水后在30-70℃加热搅拌至呈现白色悬浊液，继续滴加12.5wt％稀氨水调节pH值为4-8，然后在搅拌下，按每克富钛浸出滤渣加入2-6mlH₂O₂，补充氨水稳定pH值至设定值，加入浓H₂SO₄至悬浊液呈橙黄色，继续反应0.5-1.5h，过滤得到浸出液，将浸出液90-110℃加热蒸干,得到过氧钛化合物。