一种废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，方法步骤中包括：(1)从SCR脱硝废弃催化剂中浸出W和V，形成WO

【技术实现步骤摘要】
一种废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及磷酸钒铁锂复合正极材料领域，特别是涉及一种废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法。

技术介绍

[0002]2020年所用SCR催化剂总量将达到80万m3，按照催化剂3年使用寿命简单推算，SCR催化剂每年的更换量达到27万m3。SCR催化剂更换量的快速增长也意味着废弃SCR催化剂量的增加。废SCR催化剂本身有很大的回收价值，里面含有昂贵的V、W等有价金属。废SCR催化剂中的主要成分为：TiO2作为基材其含量为80％
‑
90％，W作为催化促进剂其氧化物含量为3％
‑
10％，V作为催化剂其氧化物含量为原料的总重量的1％
‑
2％左右。
[0003]磷酸钒铁锂由于安全无毒、比容量高、循环性能好等优点被认为是新一代锂离子电池正极材料，但是研究出性能优良且价格低廉的磷酸钒铁锂一直是限制其进一步发展的难题。若能利用废弃SCR催化剂来制备磷酸钒铁锂材料，不仅可以降低生产成本，而且解决了目前废弃SCR催化剂的回收利用问题。因此，如何有效利用废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂复合正极材料、并且改善现有的磷酸钒铁锂复合正极材料导电率差、高倍率性能差和高温循环性能差等问题是现下急需解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了有效利用废SCR催化剂且提高现有磷酸钒铁锂复合正极材料的性能，提供了废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，该方法有效解决了SCR脱硝废弃催化剂的回收利用问题，且制备的磷酸钒铁锂复合正极材料的电化学性能大大增强。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，关键是：该制备方法是在从SCR脱硝废弃催化剂中回收W和V的基础上进行的，所述方法步骤中包括：
[0007](1)从SCR脱硝废弃催化剂中浸出W和V，形成WO
42
‑
和VO3‑
混合溶液，定量WO
42
‑
和VO3‑
的浓度；
[0008](2)浸出完成后进行过滤，取滤液，加入氢氧化钠溶液调节pH值为9
‑
11，添加氯化钙溶液，分离W和V，形成CaWO4和Ca(VO3)2混合沉淀物；
[0009](3)在CaWO4和Ca(VO3)2混合沉淀物中，加入过量酸溶液进行分解反应，Ca(VO3)2被溶解，CaWO4沉淀转换为H2WO4，过滤洗涤后得到H2WO4沉淀和VO3‑
溶液，然后对H2WO4进行高温焙烧，转变为WO3；
[0010](4)调节VO3‑
溶液的pH值为8
‑
9，然后加入过量NH4Cl溶液，过滤，得到偏钒酸铵后，对其进行高温焙烧，转变为V2O5；
[0011](5)将FePO4和Li2CO3分散在水溶液中，然后球磨、干燥、烧结，然后将烧结的混合物、V2O5、WO3和碳源再次在乙醇溶液中球磨、干燥、煅烧得到LiV
x
W
y
FePO4/C复合材料，其中x、y的取值范围是x＝0.2
‑
0.4，y＝0.05
‑
0.1。
[0012]进一步地，所述的步骤(1)中浸出W和V的方法包括如下步骤：
[0013]A1、配置1.5
‑
2.0mol/L的H2O和1.5
‑
2.0mol/L的(NH4)2CO3混合溶液，备用；
[0014]A2、取SCR脱硝废弃催化剂，干燥、研磨、分筛，选择75
‑
106μm的SCR催化剂，备用；
[0015]A3、将步骤A1所得的混合溶液和步骤A2所得的SCR催化剂按照固液比1:(20
‑
30)混合后，置于连接有螺旋冷凝器的玻璃三口瓶中进行W和V浸出操作，浸出温度由水浴恒温器控制为60
‑
70℃，搅拌速率由机械搅拌器控制，浸出时间为30
‑
60min，形成WO
42
‑
和VO3‑
混合溶液，WO
42
‑
和VO3‑
的浸出率均大于98％。
[0016]进一步地，所述步骤A1所得的混合溶液和步骤A2所得的SCR催化剂按照固液比为1:25；浸出温度为70℃，浸出时间为60min。
[0017]进一步地，所述的步骤(2)中氯化钙溶液的浓度为2
‑
3mol/L，加入氯化钙溶液后反应过程中以300
‑
400rpm的速率进行搅拌，反应时间为50
‑
80min，然后真空过滤形成CaWO4和Ca(VO3)2混合沉淀物，WO
42
‑
的沉淀率大于98％，VO3‑
的沉淀率大于97％。
[0018]优选地，氯化钙溶液的浓度为2mol/L。
[0019]进一步地，步骤(3)的酸溶液为2.5
‑
4mol/L盐酸溶液，优选浓度为3.0mol/L，在此基础上，分解反应的反应温度控制为50
‑
65℃，优选60℃，在分解反应中，通过水冷冷凝器收集蒸发的水和盐酸溶液。
[0020]进一步地，步骤(3)所述的过滤洗涤步骤包括：将Ca(VO3)2溶液和H2WO4沉淀物通过真空过滤分离，之后用4
‑
6％优选5％盐酸溶液洗涤，得到H2WO4沉淀和VO3‑
溶液，其中，W
6+
的回收率大于97％。
[0021]进一步地，步骤(3)所述的高温焙烧的焙烧温度为500
‑
600℃，优选550℃。
[0022]进一步地，步骤(4)所述的高温焙烧的焙烧温度为500
‑
600℃，优选550℃。
[0023]进一步地，步骤(5)中所述的将FePO4、Li2CO3分散在水溶液中，然后球磨、干燥、烧结时，球磨时间为2
‑
5小时，优选3小时，干燥温度为100
‑
120℃优选105℃，烧结操作在管式炉中进行，在充惰性气体的保护下，烧结温度控制在300
‑
400℃，优选地，烧结温度为400℃，烧结时间1.5
‑
3小时优选2小时。
[0024]进一步地，步骤(5)中所述的将烧结的混合物、V2O5、WO3和碳源再次在乙醇溶液中球磨、干燥、煅烧时，球磨时间为2
‑
5小时优选3h，干燥温度为100
‑
120℃，优选105℃，煅烧操作是在氩气气氛下，以10℃/min
‑
1的升温速率加热至800
‑
900℃(优选900℃)煅烧6
‑
8小时，优选8小时。
[0025]进一步地，所述的碳源为蔗糖或者葡萄糖，碳源的添加量为原料总量的3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：该制备方法是在从SCR脱硝废弃催化剂中回收W和V的基础上进行的，所述方法步骤中包括：(1)从SCR脱硝废弃催化剂中浸出W和V，形成WO
42
‑
和VO3‑
混合溶液，定量WO
42
‑
和VO3‑
的浓度；(2)浸出完成后进行过滤，取滤液，加入氢氧化钠溶液调节pH值为9
‑
11，添加氯化钙溶液，分离W和V，形成CaWO4和Ca(VO3)2混合沉淀物；(3)在CaWO4和Ca(VO3)2混合沉淀物中，加入过量酸溶液进行分解反应，Ca(VO3)2被溶解，CaWO4沉淀转换为H2WO4，过滤洗涤后得到H2WO4沉淀和VO3‑
溶液，然后对H2WO4进行高温焙烧，转变为WO3；(4)调节VO3‑
溶液的pH值为8
‑
9，然后加入过量NH4Cl溶液，过滤，得到偏钒酸铵后，对其进行高温焙烧，转变为V2O5；(5)将FePO4和Li2CO3分散在水溶液中，然后球磨、干燥、烧结，然后将烧结的混合物、V2O5、WO3和碳源再次在乙醇溶液中球磨、干燥、煅烧得到LiV
x
W
y
FePO4/C复合材料，其中x、y的取值范围是x＝0.2
‑
0.4，y＝0.05
‑
0.1。2.根据权利要求1所述的废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中浸出W和V的方法包括如下步骤：A1、配置1.5
‑
2.0mol/L的H2O和1.5
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2.0mol/L的(NH4)2CO3混合溶液，备用；A2、取SCR脱硝废弃催化剂，干燥、研磨、分筛，选择75
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106μm的SCR催化剂，备用；A3、将步骤A1所得的混合溶液和步骤A2所得的SCR催化剂按照固液比1:(20
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30)混合后，置于连接有螺旋冷凝器的玻璃三口瓶中进行W和V浸出操作，浸出温度由水浴恒温器控制为60
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70℃，搅拌速率由机械搅拌器控制，浸出时间为30
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60min，形成WO
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和VO3‑
混合溶液，WO
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和VO3‑
的浸出率均大于98％。3.根据权利要求1所述的废SCR催化剂制备磷酸钒铁锂电池正极材料的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中氯化钙溶液的浓度为2
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3mol/L，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，张千，张川，
申请(专利权)人：河北麦森钛白粉有限公司，
类型：发明
国别省市：