[发明专利]利用钛铁矿传统工艺制备新能源电池活性电极材料的方法

摘要

本发明涉及一种利用钛铁矿传统工艺制备新能源电池活性电极材料的方法,其特征在于，采用钛铁矿生产钛白粉以及钛化合物的过程中产生的偏钛酸和副产品硫酸亚铁作为钛源及铁源来制备电池活性电极材料，所述的电池活性电极材料的分子式为：ATi2(PO4)3、A4Ti5O12、AaTibO2、AFexM（1‑x）PO4和AaMbFe(CN)6。本发明把钛系列活性电极材料制备插入到钛铁矿生产钛白粉过程中的偏钛酸环节，通过水解硫酸氧钛沉淀析出并水洗除铁后未经干燥或已经干燥后的偏钛酸作为原材料，制得低成本的活性电极材料；把磷酸盐系列活性电极材料制备插入到钛铁矿生产钛白粉过程中结晶分离所得的硫酸亚铁环节，提纯硫酸亚铁作为原材料，制得低成本、高性能的活性电极材料。

主权项

1.一种利用钛铁矿传统工艺制备新能源电池活性电极材料的方法，其特征在于，采用钛铁矿生产钛白粉以及钛化合物的过程中沉淀析出的偏钛酸和产生的副产品硫酸亚铁作为钛源及铁源来制备电池活性电极材料，所述的电池活性电极材料的分子式为：ATi2(PO4)3、A4Ti5O12、AaTibO2、AFexM(1‑x)PO4和AaMbFe(CN)6；制备的步骤为：a、利用钛铁矿生产钛化合物过程中通过水解硫酸氧钛沉淀析出并水洗除铁后未经干燥或已干燥的偏钛酸作钛源化合物,以及结晶析出副产品硫酸亚铁经过重结晶或沉淀法纯化处理后作铁源化合物；b、测定所述钛源化合物中钛的含量和铁源化合物中铁的含量，按照摩尔比加入钛源化合物,第二元素A源化合物以及碳源化合物，配成A4Ti5O12或AaTibO2中间混合物；按照摩尔比加入第－元素M源化合物,第二元素A源化合物,磷源化合物以及碳源化合物，配成ATi2(PO4)3中间混合物；或按照摩尔比加入铁源化合物,第一元素M源化合物,第二元素A源化合物,磷源化合物以及碳源化合物，配成AFexM(1‑x)PO4中间混合物；c、球磨和干燥所述的中间混合物；d、煅烧所述的中间混合物，得到活性电极材料；其中Ti、Fe、V和M是第一元素；A是第二元素；a＞0、b＞0、x≥0；所述的A是碱金属元素Li、Na或K中的一种或几种；所述的M是过渡金属元Ti、V、Mn、Co、Ni、Al、Mg、Si、Ca、Sr、Cd、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或几种；所述的ATi2(PO4)3的制备方法为，所用的钛源化合物为钛铁矿生产钛化合物过程中通过水解硫酸氧钛沉淀析出并水洗除铁后未经干燥或已经干燥后的偏钛酸：a、先检测偏钛酸中钛的含量，按照A：Ti：P＝1：2：3的摩尔比加入第二元素A源化合物、偏钛酸、磷源化合物以及碳源化合物制成中间混合物；碳源化合物的重量为中间混合物重量的0～15%；b、球磨和干燥中间混合物；c、最后在无氧条件或空气中煅烧中间混合物，得到活性的磷酸盐电极材料ATi2(PO4)3；所述的A4Ti5O12的制备方法为，所用的钛源化合物为钛铁矿生产钛化合物过程中通过水解硫酸氧钛沉淀析出并水洗除铁后未经干燥或已经干燥后的偏钛酸；a、先检测偏钛酸中钛的含量，按照A：Ti＝4:5摩尔比加入A源化合物和碳源化合物制成中间混合物；碳源化合物的重量为中间混合物重量的0～15%；b、球磨和干燥中间混合物；c、最后在无氧条件或空气中煅烧所述的中间混合物，得到活性钛酸盐电极材料A4Ti5O12；所述的AaTibO2的制备方法为：所用的钛源化合物为钛铁矿生产钛化合物过程中通过水解硫酸氧钛沉淀析出并水洗除铁后未经干燥或已经干燥后的偏钛酸；a、先检测偏钛酸中钛的含量，按照Na：Li：Ti＝0.66:0.22:0.78摩尔比加入A源化合物和碳源化合物制成中间混合物；碳源化合物的重量为中间混合物重量的0～15%；b、球磨和干燥中间混合物；c、最后在无氧条件或空气中煅烧中间混合物，得到活性钛酸盐电极材料AaTibO2；所述的球磨混合时间为1～18小时；煅烧温度为350～900℃；煅烧时间为0.5～10个小时；所述的AFexM(1‑x)PO4的制备方法为，a、用钛铁矿生产钛化合物过程中结晶析出的副产品硫酸亚铁经过重结晶或沉淀除杂后，制得纯化硫酸亚铁；b、然后用沉淀剂把硫酸亚铁中的铁沉淀成不溶的铁源化合物除去硫；c、检测不溶铁源化合物中铁的含量，按照A：Fe/M：P＝1～1.03：1：1摩尔比加第一元素化合物，第二元素A源化合物，磷源化合物以及碳源化合物，配成AFexM(1‑x)PO4中间混合物；碳源化合物的重量为中间混合物重量的0～15%；d、球磨和干燥中间混合物，球磨混合时间为3～24小时；e、最后在无氧条件中煅烧中间混合物，得到活性电极材料AFexM(1‑x)PO4；所述的煅烧温度为350～900℃，煅烧时间为5～15小时；所述的AaMbFe(CN)6的制备方法为：用钛铁矿生产钛化合物过程中结晶析出副产品硫酸亚铁经过重结晶或沉淀剂除杂后，制得纯化硫酸亚铁；用所得硫酸亚铁制得亚铁氰化钾K4Fe(CN)6和铁氰化钾K3Fe(CN)6；用所得铁氰化钾与第一元素化合物在一定的温度下，在水中反应，沉淀析出AaMbFe(CN)6；将AaMbFe(CN)6经离心分离、洗涤、干燥后得到活性电极材料AaMbFe(CN)6。