[发明专利]以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法及其应用

权利要求书

1.以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)、向金红石母液中加入碱液调节pH，使杂质离子发生沉淀，然后固液分离，得到硫酸亚铁溶液；

其中，所述金红石母液包括钛白粉生产过程中所产生的废液，所述金红石母液的主要成分包括硫根离子、亚铁离子、铝离子和四价钛离子；

所述杂质离子包括铝离子和四价钛离子；

(b)、将锂源、磷源和溶剂混合均匀后，得到第一混料；将锰源、步骤(a)中得到的所述硫酸亚铁溶液、还原剂和所述溶剂混合均匀后，得到第二混料；

其中，所述溶剂包括水和醇类溶剂的混合；

(c)、将步骤(b)中得到的所述第一混料和所述第二混料混合并进行水热反应，待所述水热反应完成后，固液分离，得到磷酸铁锰锂；

(d)、将碳源和步骤(c)中得到的所述磷酸铁锰锂混合后进行热处理，得到碳包覆的磷酸铁锰锂。

2.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述加入碱液调节pH至3.8～4.2；

优选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氨水溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种；

优选地，步骤(a)中，在所述固液分离之后，还包括向所述固液分离后所得到的液体物料中加入酸，调节其pH至1～3的步骤；

优选地，所述酸包括硫酸溶液、磷酸溶液和盐酸溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述醇类溶剂包括乙二醇和丙三醇中的至少一种；

优选地，所述水和所述醇类溶剂的体积比为1～3：1。

4.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂和醋酸锂中的至少一种；

优选地，所述磷源包括磷酸、磷酸二氢铵和磷酸二氢锂中的至少一种；

优选地，所述锰源包括硫酸锰、醋酸锰和氯化锰中的至少一种；

优选地，所述还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、盐酸多巴胺和水合肼中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述磷源中的磷元素的摩尔量、所述硫酸亚铁溶液中的铁元素与所述锰源中的锰元素的摩尔量之和以及所述锂源中的锂元素的摩尔量之比为1：1：2～4；

优选地，所述硫酸亚铁溶液中的铁元素与所述锰源中的锰元素的摩尔比为0.3～0.5：0.5～0.7；

优选地，所述还原剂与所述硫酸亚铁溶液中的铁元素的摩尔比为0.05～0.3：1。

6.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(c)中，所述水热反应的温度为140～180℃，所述水热反应的时间为4～8h。

7.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述碳源的质量为所述磷酸铁锰锂质量的8％～20％；

优选地，所述碳源包括葡萄糖、聚乙二醇和蔗糖中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述热处理的温度为700～800℃，所述热处理的时间为6～10h。

9.正极材料，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的以金红石母液制备碳包覆的磷酸铁锰锂的方法所制得的碳包覆的磷酸铁锰锂。

10.锂离子电池，其特征在于，包括主要如权利要求9所述的正极材料所制得的正极极片。