利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe

【技术实现步骤摘要】
利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的方法
本专利技术属于锂离子电池负极材料的
，具体涉及一种利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的方法。
技术介绍
矿产资源的开发利用为社会的经济发展和建设做出了重要贡献，与此同时也给环境带来了巨大挑战。尾矿的堆积不仅侵占了大量的土地资源，而且很容易产生二次污染。尾矿的化学成分以铁、硅、铝、钙的氧化物为主，有非常高的回收价值，这使开发利用尾矿具有巨大的环境和经济双重效益。锡矿尾矿是尾矿中的一种，其中的铁氧化物约占20%，但其中的铁仍达不到炼铁要求。锡矿尾矿中锡、铁等有价金属的回收主要采用浮选、重选或浮选-重选联合工艺，但这些工艺较复杂，金属回收率不足60%，且产品附加值低。对尾矿进行浸出，再从浸出液中回收有价金属是尾矿资源化利用的一种重要方法，但有关锡矿尾矿的相关研究却鲜有报道。纳米Fe3O4作为锂离子电池负极材料具有高达926mAhg-1的理论比容量，相比其他过渡金属氧化物电子导电性好，同时Fe3O4还具有原料丰富、价格低廉、绿色环保等优点而备受青睐。但是，Fe3O4作为锂离子电池负极材料在充、放电过程中会发生巨大的体积变化和严重的粒子团聚，导致其电荷和锂离子传输及扩散性能较差，从而使其倍率性能不高以及循环衰减较快。人们研究发现，与碳材料复合和形貌调控是改善Fe3O4储锂性能的两种重要方法。为此，本专利技术提出一种以锡矿尾矿硫酸浸出液为铁源、以柠檬酸铵为形貌调控剂和碳源，制备高性能锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的方法。具体步骤为：(1)测定锡矿尾矿硫酸浸出液中总的铁离子的物质的量浓度和溶液的pH值，根据测定结果调节溶液中总的铁离子的物质的量浓度为0.15mol/L，并调节溶液的pH值为1。(2)量取步骤(1)所得的溶液130mL放入500mL烧杯中，在25℃以350转/分钟的搅拌速度磁力搅拌下向烧杯中滴加浓度为1mol/L的碳酸钠溶液直至溶液的pH值为4；滴加完成以后，继续搅拌3小时，然后静置陈化12小时，最后进行过滤、洗涤、冷冻干燥，获得前驱体粉体。(3)按步骤(2)所得的前驱体粉体和柠檬酸铵的质量比为1:1~3的比例称取并混合，向所得混合物中加入去离子水超声分散使柠檬酸铵完全溶解，然后将其置于管式炉中在氩气气氛下从室温加热至300℃并保温2小时，再继续升温至800℃并保温2小时，随炉冷却后即制得锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料。本专利技术的优点：本专利技术充分利用了锡矿尾矿硫酸浸出液中的铁资源制备了具有高附加值的Fe3O4/C复合电极材料，这不仅可以缓解锡矿尾矿长期堆存产生的生态环境问题，而且有效提高了锡矿尾矿资源化利用率。同时，本专利技术制备方法简单、原料易得、成本低、条件易于控制、能大规模制备，制备的Fe3O4/C复合电极材料作为锂离子电池负极材料具有较好的循环稳定性和倍率性能。附图说明图1为实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的XRD图谱。图2为实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的热重曲线。图3为实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的FESEM图。图4为实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的循环性能图。图5为实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的倍率性能图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，需要指出的是以下实施例是为了本领域的技术人员更好地理解本专利技术，而不是对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容做出一些非本质的改进和调整。实施例1：(1)调节锡矿尾矿硫酸浸出液中总的铁离子的物质量浓度为0.15mol/L，并调节溶液的pH值为1。(2)量取步骤(1)所得的锡矿尾矿硫酸浸出液130mL放入500mL烧杯中，在25℃磁力搅拌（磁力搅拌速度350转/分钟）条件下向烧杯中缓慢滴加浓度为1mol/L的碳酸钠溶液直至溶液的pH值为4；滴加完成以后，继续搅拌3小时，然后静置陈化12小时，最后进行过滤、洗涤、冷冻干燥，获得前驱体粉体。(3)按步骤(2)所得的前驱体粉体和柠檬酸铵的质量比为1:1的比例称取0.4g前驱体粉体和0.4g柠檬酸铵并进行混合，向混合物中加入5mL去离子水超声分散使柠檬酸铵完全溶解，然后将其置于管式炉中在氩气气氛下从室温加热至300℃并保温2小时，再继续升温至800℃并保温2小时，随炉冷却后即制得锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料。实施例2：(1)调节锡矿尾矿硫酸浸出液中总的铁离子的物质量浓度为0.15mol/L，并调节溶液的pH值为1。(2)量取步骤(1)所得的锡矿尾矿硫酸浸出液130mL放入500mL烧杯中，在25℃磁力搅拌（磁力搅拌速度350转/分钟）条件下向烧杯中缓慢滴加浓度为1mol/L的碳酸钠溶液直至溶液的pH值为4；滴加完成以后，继续搅拌3小时，然后静置陈化12小时，最后进行过滤、洗涤、冷冻干燥，获得前驱体粉体。(3)按步骤(2)所得的前驱体粉体和柠檬酸铵的质量比为1:2的比例称取0.4g前驱体粉体和0.8g柠檬酸铵并进行混合，向混合物中加入5mL去离子水超声分散使柠檬酸铵完全溶解，然后将其置于管式炉中在氩气气氛下从室温加热至300℃并保温2小时，再继续升温至800℃并保温2小时，随炉冷却后即制得锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料。实施例3：(1)调节锡矿尾矿硫酸浸出液中总的铁离子的物质量浓度为0.15mol/L，并调节溶液的pH值为1。(2)量取步骤(1)所得的锡矿尾矿硫酸浸出液130mL放入500mL烧杯中，在25℃磁力搅拌（磁力搅拌速度350转/分钟）条件下向烧杯中缓慢滴加浓度为1mol/L的碳酸钠溶液直至溶液的pH值为4。碳酸钠滴加完成以后，继续搅拌3小时，然后静置陈化12小时，最后进行过滤、洗涤、冷冻干燥，获得前驱体粉体。(3)按步骤(2)所得的前驱体粉体和柠檬酸铵的质量比为1:3的比例称取0.4g前驱体粉体和1.2g柠檬酸铵并进行混合，向混合物中加入5mL去离子水超声分散使柠檬酸铵完全溶解，然后将其置于管式炉中在氩气气氛下从室温加热至300℃并保温2小时，再继续升温至800℃并保温2小时，随炉冷却后即制得锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料。实施例1~3所采用的锡矿尾矿硫酸浸出液仅是举例，为了使本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术，但并不对本专利技术作任何限制。电极制备及电池组装：将实施例1~3制备的锂离子电池用Fe3O4/C复合材料、导电炭黑（SuperP）和聚偏氟乙烯（PVDF）按质量比7:2:1的比例混合研磨均匀，向其中加入适量的N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌至均匀的浆料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe

【技术特征摘要】
1.一种利用锡矿尾矿硫酸浸出液制备锂离子电池用Fe3O4/C复合电极材料的方法，其特征在于具体步骤为：
(1)测定锡矿尾矿硫酸浸出液中总的铁离子的物质的量浓度和溶液的pH值，根据测定结果调节溶液中总的铁离子的物质的量浓度为0.15mol/L，并调节溶液的pH值为1；
(2)量取步骤(1)所得的溶液130mL放入500mL烧杯中，在25℃以350转/分钟的搅拌速度磁力搅拌下向烧杯中滴加浓度为1mol/L的碳酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金环，杨永德，李延伟，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45