本发明专利技术涉及利用钾长石制备碳酸锂/白炭黑复合材料的方法，主要包括以下步骤：首先利用钾长石、氟化铵、浓硫酸为原料制取白炭黑浆液，然后依次向所述白炭黑浆液中加入氢氧化锂水溶液和碳酸钠水溶液进行反应，经陈化、过滤、洗涤、烘干后获得碳酸锂/白炭黑复合材料。本发明专利技术制备的复合材料在赋予了白炭黑材料导电性的同时，使得碳酸锂作为电解质时具有吸附杂质的能力，从而提高了碳酸锂的电导率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳酸锂复合材料的制备方法，具体的说，涉及了。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，新型绿色高效能源的开发成果日新月异，锂离子电池以其工作电压高，能量密度大，循环寿命长，充电效率高，安全性能好，对环境适应能力强等优点成为现今研究的热点。锂离子电池自问世以来一直以锰酸锂、钴酸锂等正极材料为主导，其电池容量衰减的主要原因是电极结构形貌的破坏。在放电的过程中，正极中的锰、钴首先被还原生成可溶性物质，容易在电解液中溶解，导致电池充放电的库伦效率降低，而且它会随着电解液扩散到负极表面并与锂发生腐蚀反应，生成的产物以固态膜的形式覆盖到正极活性材料的表面，阻碍电解质与电极活性材料间的电化学反应，导致不可逆的容量损失。现有技术中，通常采用在锂离子电池结构中增设一层具有吸附作用的隔板层来避免上述现象的发生，造成锂离子电池结构复杂、制造工艺繁琐。另一方面，我国的钾长石矿储量极其丰富，钾长石含有丰富的钾、铝、硅等成分，因此，可以通过对钾长石综合开发来制备具有吸附功能的白炭黑产品，并在制备过程中，在所述白炭黑表面生成可以作为锂离子电池电极材料的碳酸锂，从而制得同时具有导电性能和吸附功能的碳酸锂/白炭黑复合材料。
技术实现思路
本专利技术所采用的技术方案是:，具体包括以下步骤: 步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在200°C?300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3?3.5:3.5?4，浓硫酸按质量分数为98%的浓硫酸计； 步骤二、在负压条件下向质量分数为20%?30%的氨水中通入所述气体进行吸收水解，控制水解温度为5°C?10°C，水解反应生成浑浊液，所述浑浊液经陈化、过滤、洗涤后得到白hH函灰黒； 步骤三、按照水与白炭黑的质量比为100:1?15的量将水与所述白炭黑搅拌混合，制得白炭黑浆液;然后向所述白炭黑浆液中加入质量分数为20%?30%氢氧化锂水溶液和质量分数为30%?35%碳酸钠水溶液，在搅拌作用下和pH=8?10的条件下进行反应得到碳酸锂/白炭黑浑浊液，其中，所述白炭黑浆液、氢氧化锂水溶液、碳酸钠水溶液的质量比为10:2?15:3?20;对所述碳酸锂/白炭黑浑浊液进行陈化、过滤、洗涤、烘干处理，获得碳酸锂/白炭黑复合材料。基于上述，所述步骤一还包括:在90°C?110°C下，采用质量分数为8%?10%的硫酸溶液对所述固体残渣进行浸取，得到浸取液，向所述浸取液中加入氨水调节pH=8?10;然后经过滤后得到硫酸铵钾滤液和氢氧化铝沉淀，将所述硫酸铵钾滤液通过真空浓缩至饱和，使硫酸铵钾晶体析出，并通过喷浆造粒、干燥即得二元复合肥硫酸铵钾。基于上述，所述步骤三还包括:所述碳酸锂/白炭黑浑浊液经陈化、过滤得到含有氢氧化钠的过滤液和碳酸锂/白炭黑混合料，将所述碳酸锂/白炭黑混合料中加水搅拌制得混合浆液;在温度为80°C?95°C条件下，将所述混合浆液通入喷雾反应塔中进行雾化10?35s，雾化粒径为5?100微米，经回收干燥后得到碳酸锂/白炭黑复合材料。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术利用钾长石、氟化铵、浓硫酸为原料制取白炭黑浆液，然后依次向所述白炭黑浆液中加入氢氧化锂水溶液和碳酸钠水溶液进行反应，反应产物经陈化、过滤、洗涤、烘干后获得碳酸锂/白炭黑复合材料。本专利技术在充分利用钾长石资源的同时，制得的复合材料在赋予了白炭黑材料导电性，使得碳酸锂作为电解质时具有吸附杂质的能力，从而提高了碳酸锂的电率。进一步讲，本专利技术提供的方法制备过程工艺简单、反应条件温和、对设备的要求比较低，同时能充分利用钾长石资源得到二元复合肥硫酸铵钾等副产品，提高了资源利用率。【具体实施方式】下面通过【具体实施方式】，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1 本实施例提供，具体包括以下步骤:步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其反应原理为:NH4F =2HFT + NHsT，2K + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4+ I6H2O， 其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3.5:4; 步骤二、在负压条件下向质量分数为25%的氨水中通入所述气体进行吸收水解，控制水解温度为10°C，水解反应生成浑浊液，所述浑浊液经陈化、过滤、洗涤后得到白炭黑，其反应原理主要为:3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I ，H2S1F6 +6NH4OH = 6NH4F + S1O2I + 4H20 ； 步骤三、按照水与白炭黑的质量比为100:15的值向所述白炭黑中加水搅拌制浆获得白炭黑浆液，然后依次向所述白炭黑浆液中加入质量分数为30%氢氧化锂水溶液和质量分数为30%碳酸钠水溶液，在搅拌作用下和pH=8的条件下进行反应形成碳酸锂/白炭黑浑浊液，所述碳酸锂/白炭黑浑浊液经陈化、过滤、洗涤、烘干后获得碳酸锂/白炭黑复合材料，其中所述白炭黑浆液、氢氧化锂水溶液、碳酸钠水溶液的质量比为10:2:3，其反应原理主要为:2 L1H + Na2C03 = L12CO3 1+2 NaOH。实施例2 本实施例提供，具体步骤与实施例1中大致相同，不同之处在于: 步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其反应原理为:NH4F =2HFT + NHsT，2K + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4+ I6H2O， 其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3.3:4；所述固体残渣在110°C下，经质量分数为10%的硫酸溶液浸取后制得浸取液，向所述浸取液中加入氨水调节所述浸取液的pH为10，经过滤后得到硫酸铵钾滤液和氢氧化铝沉淀，然后将所述硫酸铵钾滤液通过真空浓缩至饱和，使硫酸铵钾晶体析出;并通过喷浆造粒、干燥即得二元复合肥硫酸铵钾； 所述步骤二中的所述氨水的质量分数为30%;水解温度为5°C。实施例3 本实施例提供，具体步骤与实施例1中大致相同，不同之处在于: 所述步骤三还包括:所述碳酸锂/白炭黑浑浊液经陈化、过滤得到含有氢氧化钠的过滤液和碳酸锂/白炭黑混合料，向所述碳酸锂/白炭黑混合料中加水搅拌制得混合浆液;在温度为95°c条件下，将所述混合浆液通入喷雾反应塔中进行雾化35s，雾化粒径为5?100微米，经回收干燥后得到碳酸锂/白炭黑复合材料。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本专利技术的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本专利技术技术方案的精神，其均应涵盖在本专利技术请求保护的技术方案范围当中。【主权项】1.，具体包括以下步骤: 步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在200°C?300°C和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1:3?3.5:3.5?4; 步骤二、在负压条件下本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用钾长石制备碳酸锂/白炭黑复合材料的方法，具体包括以下步骤：步骤一、依次将钾长石、氟化铵、浓硫酸加入到转炉反应器中，在200℃～300℃和自生压力下进行反应，生成气体和固体残渣，其中，钾长石、氟化铵、浓硫酸的质量比为1：3～3.5：3.5～4；步骤二、在负压条件下向质量分数为20%～30%的氨水中通入所述气体进行吸收水解，控制水解温度为5℃～10℃，水解反应生成浑浊液，所述浑浊液经陈化、过滤、洗涤后得到白炭黑；步骤三、按照水与白炭黑的质量比为100：1～15的量将水与所述白炭黑搅拌混合，制得白炭黑浆液；然后向所述白炭黑浆液中加入质量分数为20%～30%氢氧化锂水溶液和质量分数为30%～35%碳酸钠水溶液，在搅拌作用下和pH=8～10的条件下进行反应得到碳酸锂/白炭黑浑浊液，其中，所述白炭黑浆液、氢氧化锂水溶液、碳酸钠水溶液的质量比为10：2～15：3～20；对所述碳酸锂/白炭黑浑浊液进行陈化、过滤、洗涤、烘干处理，获得碳酸锂/白炭黑复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖建军，许道立，刘改正，张国峰，
申请(专利权)人：洛阳绿仁环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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