[发明专利]一种氢氧化钾体系制备焦锑酸锂的方法

说明书

一种氢氧化钾体系制备焦锑酸锂的方法，首先锑白在氢氧化钾高温水溶液中通入氧气加压氧化溶解，使锑以焦锑酸钾形式溶解进入溶液，然后向焦锑酸钾溶液中通入硫化氢净化除杂，使重金属杂质生成硫化物沉淀，最后向净化后液加入氢氧化锂发生复分解反应，使锑以焦锑酸钾形式沉淀，沉淀物经过洗涤和干燥得到焦锑酸锂产品。本发明的实质是首先利用焦锑酸钾溶解度大的原理，使锑白氧化溶解进入溶液，然后利用重金属硫化物溶解度小的原理，除去少量的重金属杂质，最后利用焦锑酸锂溶解度小的原理，在氢氧化钾体系制备出焦锑酸锂产品。本发明具有工艺过程短、产品质量好和成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种焦锑酸锂的制备方法，特别是在氢氧化钾体系制备焦锑酸锂的方法。

背景技术

焦锑酸锂（LiSbO₃•3H₂O)是一种六边形层状结构的化合物，它在约210℃下脱水生成LiSbO₃后可作锂离子电池的负极材料，也可以作为添加剂加入到机械能与电能相互转化的压电材料中改善电学性能。锑酸锂的合成方法可分为干法与湿法两类。

干法制备有高温固相法、离子交换法、逐步升温氧化法、简单固相合成法和低温烧结法。①高温固相法（Edstrand M, et al. The Crystal Structure of the DoubleLithium Antimony(V)oxide LiSbO₃. Acta Chemica Scandinavica, 1954,8:1021-1031），将Sb₂O₃和LiCl按一定配比混合后放入瓷方舟，然后置于管式炉中恒温550℃~800℃，同时通入空气反应约24h形成熔融物后冷却，剩余物经过水浸和干燥后得到晶粒完好的LiSbO₃的针状晶体。②离子交换法（Nalbandyan V B, et al. Ion Exchange Reactionsof NaSbO₃ and Morphotropic Series MSbO₃. Cheminform, 2007, 38(10):1430-1437），将分析纯的Sb₂O₃，NaNO₃和Na₂CO₃按配比混合均匀后置于550℃的熔炉中反应1h，反应产物经研磨后在850℃煅烧2h，以除去微量杂质并提高锑酸钠结晶性，锑酸钠粉末加入摩尔比过量20倍的LiNO₃在310℃下反应2h，产物用蒸馏水洗涤干燥后得到锑酸锂。③逐步升温氧化法（de Laune B P. LiSbO₂: synthesis, structure, stability, and lithium-ionconductivity. Inorganic Chemistry, 2011, 42(41):7880-5），原料Sb₂O₃和Li₂O混合均匀后盛放在银质管中再置于石英管，逐步升温到800℃并通入空气反应，当温度低于400℃时生成LiSbO₂，温度在400~550℃会生成LiSbO_2.5中间相，最终在高温和氧气共同作用下生成LiSbO₃产物，低温下生成的LiSbO₂的Li⁺导电性与LiBiO₂相近，在300℃下可达10^-6S/cm。④简单固相合成法（Kundu M, et al. Li₃SbO₄: A new high rate anode material forlithium-ion batteries.Materials Letters, 2011, 65(7): 1105-1107.)将LiNO₃与Sb₂O₃均匀混合3h后在800℃下煅烧24h制得Li₃SbO₄。其作为锂离子电池的负极材料后嵌锂和脱锂电位分别为0.72V和1.05V，具有优良高倍率性能，循环性能及接近100%的库伦效率。⑤低温烧结法（杨祖培,晁小练.低温烧结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料及其制备方法.专利号:ZL200810150742.7, 2011-05-04)，原料Li₂CO₃和Sb₂O₅在乙醇介质中用氧化锆球球磨混合，混合料经干燥后置于氧化铝坩埚中在温度为570℃~730℃的电阻炉预焙烧2h，合成的LiSbO₃研磨成粉末添加到五元压电陶瓷材料中，使得材料的压电常数与烧结性能提高，介电耗损tanδ降低。