一種天然二硫化鐵酸處理正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于鋰電池電極正極材料的技術(shù)領(lǐng)域，一種天然二硫化鐵酸處理正極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰-二硫化鐵電池相對于同型號堿性電池容量高，電壓高，安全性能好，綠色環(huán)保，隨著科技的發(fā)展和人們對環(huán)境的重視，鋰-二硫化鐵電池成為電池研究領(lǐng)域的熱點。
[0003]二硫化鐵作為該電池正極材料，是影響鋰-二硫化鐵電池性能的主要因素，隨著鋰-二硫化鐵電池的發(fā)展，對二硫化鐵正極材料性能要求也越來越高。二硫化鐵材料本身含有一定量的金屬氧化物和硫化物等雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在引起鋰-二硫化鐵內(nèi)阻增加，電壓平臺降低。減少二硫化鐵正極材料中雜質(zhì)含量，提高電池的電化學(xué)性能是鋰-二硫化鐵材料制備的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種天然二硫化鐵酸處理正極材料及其制備方法，要解決的技術(shù)問題是找到合理的天然二硫化鐵處理正極材料及其制備方法，減少鋰-二硫化鐵材料正極材料中雜質(zhì)含量，從而提高鋰-二硫化鐵正極材料的電化學(xué)性能。
[0005]—種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征是:經(jīng)過兩次酸處理可以消除材料中的雜質(zhì)，減少材料雜質(zhì)顆粒，提高顆粒平滑程度，減小材料比表面積，有利于材料加工性能和綜合性能的提升，其制備步驟為:
(1)將天然二硫化鐵正極材料球磨處理，然后將球磨后二硫化鐵正極材料與稀鹽酸混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌；
(2)向(I)中洗滌后二硫化鐵正極材料加入一定量的稀硫酸溶液，同樣混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌；
(3)將(2)中洗滌后的二硫化鐵正極材料烘烤，烘烤得到二硫化鐵正極材料進(jìn)行碾壓、過篩，得到二硫化鐵成品正極材料。
[0006]—種天然二硫化鐵酸處理正極材料制備方法，其特征是:
(1)將天然二硫化鐵正極材料球磨處理，然后將球磨后二硫化鐵正極材料與稀鹽酸混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌；
(2)向(I)中洗滌后二硫化鐵正極材料加入一定量的稀硫酸溶液，同樣混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌；
(3)將(2)中洗滌后的二硫化鐵正極材料烘烤，烘烤得到二硫化鐵正極材料進(jìn)行碾壓、過篩，得到二硫化鐵成品正極材料。
[0007]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(I)所述的球磨后二硫化鐵正極材料的平均粒度小于500 μ m。
[0008]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(I)所述的稀鹽酸濃度為0.2mol/L，加入量為球磨后正極材料質(zhì)量的5倍；制備步驟(2)所述的稀硫酸溶液的濃度為1.5mol/L，加入量與加入稀鹽酸的質(zhì)量相同。
[0009]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)和制備步驟(2)所述的混合攪拌，攪拌速度2000 r/min，攪拌時間2h。
[0010]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(3)所述的烘烤溫度為80°C，烘烤時間8~12h ;碾壓后過150目篩。
[0011]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的球磨后二硫化鐵正極材料的平均粒度小于500 μ m。
[0012]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)所述的稀鹽酸濃度為0.2mol/L，加入量為球磨后正極材料質(zhì)量的5倍；制備步驟(2)所述的稀硫酸溶液的濃度為1.5mol/L，加入量與加入稀鹽酸的質(zhì)量相同。
[0013]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)和步驟(2)所述的混合攪拌，攪拌速度2000 r/min，攪拌時間2h。
[0014]上述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的烘烤溫度為80°C，烘烤時間8~12h ;碾壓后過150目篩。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點與效果是:本發(fā)明二硫化鐵正極材料經(jīng)過兩次酸處理可以有效消除材料中的雜質(zhì)，減少二硫化鐵材料顆粒上細(xì)小顆粒，使得材料顆粒表面平滑，減小材料的比表面積，提高了材料的加工性能和電化學(xué)性能。
【附圖說明】
[0016]圖.1為實施例中二硫化鐵正極材料未經(jīng)酸處理的SEM圖；
圖.2為實施例中二硫化鐵正極材料經(jīng)酸處理的SEM圖；
圖.3為實施例經(jīng)酸處理的二硫化鐵正極材料制備FR1154電池0.5mA恒流放電曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]結(jié)合以下實例對本發(fā)明做詳盡的說明。
實施例
[0018]1、將50.5kg天然二硫化鐵放入50L YDM-10球磨機(jī)(佛山市儀電實驗儀器有限公司)中進(jìn)行球磨處理，直徑30mm的氧化鋁陶瓷球重量為70±0.2kg，直徑40mm的氧化鋁陶瓷球重量為50±0.5kg，直徑60mm的氧化鋁陶瓷球重量為30±0.5kg，轉(zhuǎn)速為300±10r/min，球磨時間8h，得到平均粒度為350±50 μ m的二硫化鐵粉體。
[0019]2、將球磨后二硫化鐵正極材料50kg與250kg 0.2mol/L的稀鹽酸混合放入300L行星攪拌機(jī)(廣州紅運(yùn)混合設(shè)備有限公司)快速攪拌2h，自轉(zhuǎn)攪拌速度2000 r/min,公轉(zhuǎn)速度20r/min，攪拌完成后的混合物倒入墊有濾紙的過濾漏斗，利用循環(huán)式多用真空栗進(jìn)行抽濾，抽濾二硫化鐵倒入300L行星攪拌機(jī)中，加入250kg蒸饋水慢速攪拌30min，自轉(zhuǎn)速度500r/min，公轉(zhuǎn)速度20r/min，攪拌完成后的混合物倒入墊有濾紙的過濾漏斗，利用循環(huán)式多用真空栗進(jìn)行抽濾，反復(fù)洗滌3次，去除表面殘留酸液。
[0020]3、將洗滌后二硫化鐵正極材料加入250kg 1.5mol/L的稀硫酸溶液，放入行星攪拌機(jī)快速攪拌2h，自轉(zhuǎn)速度2000 r/min,公轉(zhuǎn)速度20r/min，攪拌完成后的混合物抽濾后同樣進(jìn)行3次蒸餾水洗滌和抽濾。
[0021]4、將洗滌后的二硫化鐵正極材料放入鼓風(fēng)烤箱托盤中烘烤，烘烤溫度80°C，烘烤時間10h。烘烤得到二硫化鐵正極材料進(jìn)行手工碾壓、過150目篩，得到二硫化鐵成品正極材料。
[0022]得到的二硫化鐵正極材料與未經(jīng)過酸處理的二硫化鐵正極材料首先做SEM分析，未經(jīng)過酸處理的二硫化鐵正極材料如圖1所示，經(jīng)酸處理的二硫化鐵正極材料如圖2所示，通過SEM看到在未經(jīng)過酸處理的材料大顆粒表面和周圍，存在一些非常細(xì)小的物質(zhì)，可能是二硫化鐵，也可能是在球磨過程中引入的雜質(zhì)，經(jīng)過酸處理后的二硫化鐵材料，這些非常小的物質(zhì)明顯減少，表面變得光滑。
[0023]得到的二硫化鐵正極材料制FR1154電池0.5mA恒流放電曲線如圖3所示，其開路電壓1.6V，平臺電壓1.52V，沒有凹陷電壓，較未經(jīng)過酸處理的二硫化鐵正極材料開路電壓(大于1.7V)大大降低，放電平臺有了很大提高。
[0024]以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征是:經(jīng)過兩次酸處理可以消除材料中的雜質(zhì)，減少材料雜質(zhì)顆粒，提高顆粒平滑程度，減小材料比表面積，有利于材料加工性能和綜合性能的提升，是由以下方法制備的: (1)將天然二硫化鐵正極材料球磨處理，然后將球磨后二硫化鐵正極材料與稀鹽酸混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌； (2)向(1)中洗滌后二硫化鐵正極材料加入一定量的稀硫酸溶液，同樣混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌； (3)將(2)中洗滌后的二硫化鐵正極材料烘烤，烘烤得到二硫化鐵正極材料進(jìn)行碾壓、過篩，得到二硫化鐵成品正極材料。2.一種天然二硫化鐵酸處理正極材料制備方法，其特征是: (1)將天然二硫化鐵正極材料球磨處理，然后將球磨后二硫化鐵正極材料與稀鹽酸混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌； (2)向(1)中洗滌后二硫化鐵正極材料加入一定量的稀硫酸溶液，同樣混合攪拌，攪拌完成后的混合物抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌； (3)將(2)中洗滌后的二硫化鐵正極材料烘烤，烘烤得到二硫化鐵正極材料進(jìn)行碾壓、過篩，得到二硫化鐵成品正極材料。3.如權(quán)利要求1所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)所述的球磨后二硫化鐵正極材料的平均粒度小于500 μ m。4.如權(quán)利要求1所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)所述的稀鹽酸濃度為0.2mol/L，加入量為球磨后正極材料質(zhì)量的5倍；制備步驟(2)所述的稀硫酸溶液的濃度為1.5mol/L，加入量與加入稀鹽酸的質(zhì)量相同。5.如權(quán)利要求1所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)和制備步驟(2)所述的混合攪拌，攪拌速度2000 r/min，攪拌時間2h。6.如權(quán)利要求1所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(3)所述的烘烤溫度為80°C，烘烤時間8~12h ;碾壓后過150目篩。7.如權(quán)利要求2所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的球磨后二硫化鐵正極材料的平均粒度小于500 μ m。8.如權(quán)利要求2所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料，其特征在于:制備步驟(1)所述的稀鹽酸濃度為0.2mol/L，加入量為球磨后正極材料質(zhì)量的5倍；制備步驟(2)所述的稀硫酸溶液的濃度為1.5mol/L，加入量與加入稀鹽酸的質(zhì)量相同。9.如權(quán)利要求2所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)和步驟(2)所述的混合攪拌，攪拌速度2000 r/min，攪拌時間2h。10.如權(quán)利要求2所述的一種天然二硫化鐵酸處理正極材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的烘烤溫度為80°C，烘烤時間8~12h ;碾壓后過150目篩。
【專利摘要】一種天然二硫化鐵酸處理正極材料及其制備方法，其材料晶體表面經(jīng)過兩次酸處理，消除材料中的雜質(zhì)，減少二硫化鐵材料顆粒上細(xì)小顆粒。生產(chǎn)方法是：將球磨處理后的二硫化鐵正極材料與稀鹽酸混合攪拌后進(jìn)行抽濾，洗滌；然后加入稀硫酸溶液攪拌后進(jìn)行抽濾，洗滌；最后放入鼓風(fēng)烤箱中烘干，碾壓、過篩，得到的二硫化鐵正極材料雜質(zhì)含量減少，顆粒表面光滑。制備電池開路電壓大大降低，放電平臺有了很大提高。
【IPC分類】H01M4/58, H01M10/052
【公開號】CN105355918
【申請?zhí)枴緾N201510682122
【發(fā)明人】關(guān)成善, 宗繼月, 張敬捧, 王勇, 李濤
【申請人】山東精工電子科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月21日