[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

摘要

本发明公开了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，该方法包括(1)铁钛分离用盐酸浸出提钒弃渣，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将磷酸加入富铁浸出液中，加入H2O2和氨水，沉淀过滤并烘干，得FePO4粉体；(3)制备LiFePO4锂二次电池正极材料将FePO4前驱体、Li2CO3及有机碳源混合煅烧，得LiFePO4/C；(4)制备钛酸锂前驱体给富钛浸出滤渣加入NH3·H2O，加热，再加入H2O2、氨水和浓H2SO4，将滤液加热反应，蒸干得过氧钛化合物；(5)制备Li4Ti5O12锂二次电池负极材料将过氧钛化合物煅烧，得TiO2；将TiO2与Li2CO3混合，煅烧，得钛酸锂Li4Ti5O12。本发明整体利用提钒弃渣各有价元素，获取高附加值产品，实现了提钒弃渣的高效利用和环境保护。

主权项

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；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；(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；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；(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；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；(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；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；(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；所述过氧钛化合物的煅烧温度为400‑600℃煅烧3‑5h；所述TiO2粉体与Li2CO3按Li:Ti摩尔比4:5混合均匀，所述空气中煅烧温度为750‑850℃，煅烧时间为5‑10h。