【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子筛，具体而言，涉及一种锂离子筛及其制备方法。
技术介绍
1、吸附法是一种新兴提锂技术，选择性高，回收率高且工艺简单，在提锂的同时能够实现杂质的分离，其技术核心在于吸附剂的性能。当前最具前景的吸附剂有锰基、钛基和铝基锂离子筛型吸附剂，其中铝基吸附剂不适合用于高碱液；钛基吸附剂从沉锂母液中提锂在近期已有多项研究，但易引入钛杂质，另外，钛基吸附剂离子交换速度慢，吸附-解吸过程耗时长，一般需通过升温缩短吸附-解吸时间，能耗高，且在解吸过程中离子筛晶型会逐渐发生转变，降低对锂的选择性，在循环过程中性能逐渐降低。将锂离子筛负载在某种基体上可以在一定程度上抑制这种转变。但由于钛基锂离子筛本身的离子交换速度慢，在负载成型后会进一步减慢离子交换速度，在引入其他杂质的同时也导致工艺耗时过长。
2、锰基锂离子筛具有高吸附容量和吸附深度的同时兼具极快的离子交换速率，在升温的条件下离子交换速率可进一步提高，吸附-解吸过程耗时短。但现有的锰基锂离子筛材料在解吸时锂离子的热迁移会破坏离子筛的晶格结构，且会存在较高的锰溶损，导致锰基离子筛的循环性差，使用寿命短，从而限制了锰基锂离子筛材料的应用。
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种锂离子筛及其制备方法，以解决或改善上述技术问题。
2、本申请可这样实现：
3、第一方面，本申请提供一种锂离子筛，其分子式为li1.33rxmn1.67-xo4，其中，0.05≤
4、在可选的实施方式中，r包括zn、cu、co、fe、cr、ni和mg中的至少三种元素。
5、在可选的实施方式中，r至少包括zn、cu和co。
6、在可选的实施方式中，r中，zn、cu和co的摩尔比为1:0.1:0.03至1:0.2:0.06。
7、在可选的实施方式中，锂离子筛还包括以下特征中的至少一种：
8、特征一：锂离子筛中，mn与r的摩尔比为1:0.03至1:0.25；
9、特征二：锂离子筛的平均粒径为3-30μm；
10、特征三：锂离子筛的实际饱和吸附容量为13-22mg/g；
11、特征四：锂离子筛在常温下吸附2min后的吸附容量不低于饱和容量的90％；
12、特征五：锂离子筛在循环15次后的总锰溶损率不超过0.54％；
13、特征六：锂离子筛在循环使用15次后，r离子的总溶损率不超过0.02％；
14、特征七：锂离子筛的锂洗脱率不低于90％。
15、第二方面，本申请提供一种如前述实施方式任一项的锂离子筛的制备方法，包括以下步骤：按预设分子式中各元素比例，将锰源和锂源进行混合，再将混合物进行焙烧；锰源中含有mn以及r。
16、在可选的实施方式中，锂源中的li元素与锰源中的mn元素的摩尔比为0.9:1至1.1:1。
17、在可选的实施方式中，锰源中的锰元素与r元素的总摩尔量与锂源中的锂元素的摩尔量之比为1:0.9至1:1.1。
18、在可选的实施方式中，锰源中的锰元素与r元素的总摩尔量与锂源中的锂元素的摩尔量之比为1:1。
19、在可选的实施方式中，锂源包括氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种，优选为碳酸锂。
20、在可选的实施方式中，混合方式包括干法混合或湿法混合。
21、在可选的实施方式中，混合方式为湿法混合。
22、在可选的实施方式中，湿法混合所用的溶剂包括水和乙醇中的至少一种，优选为乙醇。
23、在可选的实施方式中，锰源和锂源的总质量与溶剂的体积的关系为30g:100ml至50g:100ml。
24、在可选的实施方式中，焙烧包括以下特征中的至少一种：
25、特征一：焙烧温度为450-550℃，优选为500℃；
26、特征二：焙烧时间为6-10h，优选为8h；
27、特征三：升温速率为3-8℃/min，优选为5℃/min。
28、在可选的实施方式中，焙烧之前，还包括将混合物进行预焙烧；
29、预焙烧包括以下特征中的至少一种：
30、特征一：预焙烧温度为180-230℃，优选为200℃；
31、特征二：预焙烧时间为1-3h，优选为2h；
32、特征三：升温速率为8-10℃/min，优选为10℃/min。
33、在可选的实施方式中，还包括将焙烧后的焙烧产物进行洗脱。
34、在可选的实施方式中，洗脱所用的洗脱剂为酸；优选地，所用酸包括盐酸和硫酸中的至少一种。
35、在可选的实施方式中，洗脱温度为25-60℃。
36、在可选的实施方式中，洗脱方式为动态补酸洗脱；优选地，洗脱过程中维持洗脱液的ph值为1.5-2.0。
37、在可选的实施方式中，还包括对洗脱后的固体物进行水洗和干燥。
38、在可选的实施方式中，干燥温度不超过80℃。
39、本申请的有益效果包括：
40、本申请通过在锂离子筛中以至少三种元素进行少量掺杂，可通过掺杂元相互作用在结构上互补，抑制晶体结构形变的同时提高离子的稳定性，降低掺杂离子的流失，有利于大幅度提升离子筛的使用寿命。此外，该离子筛在最大程度保留了容量的同时还增加了离子扩散速率。相应地锂离子筛具有较低的溶损率、较高的锂离子选择性、循环性能和稳定性能、使用寿命长。该锂离子筛的制备方法简单，易操作，适于工业化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂离子筛，其特征在于，所述锂离子筛的分子式为Li1.33RxMn1.67-xO4，其中，0.05≤x≤0.25，R包括至少三种掺杂元素；所述锂离子筛具有尖晶石结构。
2.根据权利要求1所述的锂离子筛，其特征在于，R包括Zn、Cu、Co、Fe、Cr、Ni和Mg中的至少三种元素；
3.根据权利要求1或2所述的锂离子筛，其特征在于，所述锂离子筛还包括以下特征中的至少一种：
4.一种如权利要求1-3任一项所述的锂离子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按预设分子式中各元素比例，将锰源和锂源进行混合，再将混合物进行焙烧；所述锰源中含有Mn以及R。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锂源中的Li元素与所述锰源中的Mn元素的摩尔比为0.9:1至1.1:1；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，混合方式包括干法混合或湿法混合；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，焙烧包括以下特征中的至少一种：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，焙烧之前，还包括将所述混合
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括将焙烧后的焙烧产物进行洗脱；
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括对洗脱后的固体物进行水洗和干燥；
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子筛，其特征在于，所述锂离子筛的分子式为li1.33rxmn1.67-xo4，其中，0.05≤x≤0.25，r包括至少三种掺杂元素；所述锂离子筛具有尖晶石结构。
2.根据权利要求1所述的锂离子筛，其特征在于，r包括zn、cu、co、fe、cr、ni和mg中的至少三种元素；
3.根据权利要求1或2所述的锂离子筛，其特征在于，所述锂离子筛还包括以下特征中的至少一种：
4.一种如权利要求1-3任一项所述的锂离子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按预设分子式中各元素比例，将锰源和锂源进行混合，再将混合物进行焙烧；所述锰源中含有mn以及r。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵紫苗，韩子柯，王美吉，
申请(专利权)人：衢州华友钴新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。