由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备磷酸锰铁锂制造技术

本发明专利技术公开了一种由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备磷酸锰铁锂

【技术实现步骤摘要】
由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备磷酸锰铁锂/石墨烯正极材料的方法及应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极材料的
，具体涉及一种由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备磷酸锰铁锂
/
石墨烯（
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
）正极材料的方法及应用
。

技术介绍

[0002]锰矿是国民经济发展的重要战略资源
。
然而，在锰矿的开发和利用过程中不可避免的会产生大量的尾矿
。
目前，大多数尾矿都被堆放在尾矿库，其综合利用率仅为
18.9%
，这不仅占用了大量土地资源，也造成了环境污染和矿产资源浪费
。
锰矿溢流尾矿中的主要成分为
SiO2，但尾矿中还含有大量的有价金属元素，如
Mn、Fe、Al、Ca、K
等
。
其中
Mn、Fe
和
Al
元素的占比最大，分别约占
17%、8%
和
6%
（以其氧化物质量计），其综合回收利用价值较高
。
因此，锰矿尾矿的资源化研究和利用迫在眉睫
。
另外，磷酸锰铁锂作为锂离子电池正极材料被誉为磷酸铁锂正极材料的升级版，其既具有磷酸铁锂和磷酸锰锂的低成本
、
高安全性
、
高热稳定性等优点，又可以克服磷酸铁锂能量密度低的不足，其应用前景十分广阔
。
为此，本专利技术提出一种由锰矿溢流尾矿还原浸液制备高附加值
、
高性能的锂离子电池用
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合正极材料的方法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备高附加值
、
高性能的锂离子电池用
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合正极材料的方法
。
[0004]具体步骤为：
[0005](1) 测定锰矿溢流尾矿还原浸出液中主要元素
Mn、Fe、Al
的物质的量浓度，其中
Mn
的物质的量浓度为
0.106 mol/L
，
Fe
的物质的量浓度为
0.050 mol/L
，
Al
的物质的量浓度为
0.015 mol/L。
[0006](2) 取
20 mL
步骤
(1)
所述的锰矿溢流尾矿还原浸液放入反应器中，在常温搅拌下向反应器中加入
20 mL
蒸馏水并升温至
70 ℃
，再分别加入
25~50 mL 1 mg/mL
的氧化石墨烯溶液和
2 mL
的
H2O2。
[0007](3) 用
1 mol/L
的
Na3PO4溶液调节步骤
(2)
所得的溶液的
pH
值至
5.0
，随后将所得溶液常温静置
3 小时，再将所得沉淀离心洗涤至中性，最后将沉淀冷冻干燥至恒重即得到前驱体
。
[0008](4) 将步骤
(3)
所得的前驱体
、Li2CO3和葡萄糖按摩尔比为
1:0.5:0.1
混合，并在行星式球磨机中以
500 转
/
分的转速球磨
12
小时
。
然后，将上述混合物在氩气气氛中以
2 ℃/
分的升温速度，从室温加热至
350 ℃
，保温5小时，再继续升温至
700 ℃
，保温
10
小时，随炉冷却后得到
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合正极材料
。
[0009]所述锰矿溢流尾矿还原浸出液为以葡萄糖为还原剂
、
以盐酸为浸出剂，直接还原浸出锰矿溢流尾矿所得的溶液
。
[0010]所制得的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合材料能应用于制备高性能锂离子电池
。
[0011]本专利技术的优点：本专利技术直接利用锰矿溢流尾矿还原浸出液中的锰离子和铁离子为锰源和铁源，通过简单的化学沉淀法和后续的高温固相法合成了高性能的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合正极材料，使锰矿溢流尾矿中的锰
、
铁源得到了高值化利用，降低了资源的浪费和对环境的污染
。
同时，本专利技术方法简便
、
成本低
、
产率高
、
制备条件易于控制，适用于大规模生产，制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
复合材料作为锂离子电池正极材料具有较好的循环稳定性和倍率性能
。
附图说明
[0012]图1为实施例1和2制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的
XRD
图谱
。
[0013]图2为实施例1和2制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的
TGA
图
。
[0014]图3为实施例1制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的
FESEM
图
。
[0015]图4为实施例2制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的
FESEM
图
。
[0016]图5为实施例1和2制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的循环性能图
。
[0017]图6为实施例1和2制备的
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
正极材料的倍率性能图
。
具体实施方式
[0018]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
。
[0019]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种由锰矿溢流尾矿还原浸出液制备磷酸锰铁锂
/
石墨烯（
LiFe
0.5
Mn
0.5
PO4/rGO
）正极材料的方法，其特征在于具体步骤为：
(1) 测定锰矿溢流尾矿还原浸出液中主要元素
Mn、Fe、Al
的物质的量浓度，其中
Mn
的物质的量浓度为
0.106 mol/L
，
Fe
的物质的量浓度为
0.050 mol/L
，
Al
的物质的量浓度为
0.015 mol/L
；
(2) 取
20 mL
步骤
(1)
所述的锰矿溢流尾矿还原浸液放入反应器中，在常温搅拌下向反应器中加入
20 mL
蒸馏水并升温至
70 ℃
，再分别加入
25~50 mL 1 mg/mL
的氧化石墨烯溶液和
2 mL
的
H2O2；
(3) 用
1 mol/L
的
Na3PO4溶液调节步骤
(2)
所得的溶液的
pH
值至
5.0
，随后将...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金环，徐文翰，李延伟，白少帅，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：