一种天然二硫化铁酸处理正极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于锂电池电极正极材料的技术领域，一种天然二硫化铁酸处理正极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]锂-二硫化铁电池相对于同型号碱性电池容量高，电压高，安全性能好，绿色环保，随着科技的发展和人们对环境的重视，锂-二硫化铁电池成为电池研究领域的热点。
[0003]二硫化铁作为该电池正极材料，是影响锂-二硫化铁电池性能的主要因素，随着锂-二硫化铁电池的发展，对二硫化铁正极材料性能要求也越来越高。二硫化铁材料本身含有一定量的金属氧化物和硫化物等杂质，杂质的存在引起锂-二硫化铁内阻增加，电压平台降低。减少二硫化铁正极材料中杂质含量，提高电池的电化学性能是锂-二硫化铁材料制备的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种天然二硫化铁酸处理正极材料及其制备方法，要解决的技术问题是找到合理的天然二硫化铁处理正极材料及其制备方法，减少锂-二硫化铁材料正极材料中杂质含量，从而提高锂-二硫化铁正极材料的电化学性能。
[0005]—种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征是:经过两次酸处理可以消除材料中的杂质，减少材料杂质颗粒，提高颗粒平滑程度，减小材料比表面积，有利于材料加工性能和综合性能的提升，其制备步骤为:
(1)将天然二硫化铁正极材料球磨处理，然后将球磨后二硫化铁正极材料与稀盐酸混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤；
(2)向(I)中洗涤后二硫化铁正极材料加入一定量的稀硫酸溶液，同样混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤；
(3)将(2)中洗涤后的二硫化铁正极材料烘烤，烘烤得到二硫化铁正极材料进行碾压、过筛，得到二硫化铁成品正极材料。
[0006]—种天然二硫化铁酸处理正极材料制备方法，其特征是:
(1)将天然二硫化铁正极材料球磨处理，然后将球磨后二硫化铁正极材料与稀盐酸混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤；
(2)向(I)中洗涤后二硫化铁正极材料加入一定量的稀硫酸溶液，同样混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤；
(3)将(2)中洗涤后的二硫化铁正极材料烘烤，烘烤得到二硫化铁正极材料进行碾压、过筛，得到二硫化铁成品正极材料。
[0007]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(I)所述的球磨后二硫化铁正极材料的平均粒度小于500 μ m。
[0008]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(I)所述的稀盐酸浓度为0.2mol/L，加入量为球磨后正极材料质量的5倍；制备步骤(2)所述的稀硫酸溶液的浓度为1.5mol/L，加入量与加入稀盐酸的质量相同。
[0009]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)和制备步骤(2)所述的混合搅拌，搅拌速度2000 r/min，搅拌时间2h。
[0010]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(3)所述的烘烤温度为80°C，烘烤时间8~12h ;碾压后过150目筛。
[0011]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述的球磨后二硫化铁正极材料的平均粒度小于500 μ m。
[0012]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)所述的稀盐酸浓度为0.2mol/L，加入量为球磨后正极材料质量的5倍；制备步骤(2)所述的稀硫酸溶液的浓度为1.5mol/L，加入量与加入稀盐酸的质量相同。
[0013]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)和步骤(2)所述的混合搅拌，搅拌速度2000 r/min，搅拌时间2h。
[0014]上述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的烘烤温度为80°C，烘烤时间8~12h ;碾压后过150目筛。
[0015]本发明的优点与效果是:本发明二硫化铁正极材料经过两次酸处理可以有效消除材料中的杂质，减少二硫化铁材料颗粒上细小颗粒，使得材料颗粒表面平滑，减小材料的比表面积，提高了材料的加工性能和电化学性能。
【附图说明】
[0016]图.1为实施例中二硫化铁正极材料未经酸处理的SEM图；
图.2为实施例中二硫化铁正极材料经酸处理的SEM图；
图.3为实施例经酸处理的二硫化铁正极材料制备FR1154电池0.5mA恒流放电曲线图。
【具体实施方式】
[0017]结合以下实例对本发明做详尽的说明。
实施例
[0018]1、将50.5kg天然二硫化铁放入50L YDM-10球磨机(佛山市仪电实验仪器有限公司)中进行球磨处理，直径30mm的氧化铝陶瓷球重量为70±0.2kg，直径40mm的氧化铝陶瓷球重量为50±0.5kg，直径60mm的氧化铝陶瓷球重量为30±0.5kg，转速为300±10r/min，球磨时间8h，得到平均粒度为350±50 μ m的二硫化铁粉体。
[0019]2、将球磨后二硫化铁正极材料50kg与250kg 0.2mol/L的稀盐酸混合放入300L行星搅拌机(广州红运混合设备有限公司)快速搅拌2h，自转搅拌速度2000 r/min,公转速度20r/min，搅拌完成后的混合物倒入垫有滤纸的过滤漏斗，利用循环式多用真空栗进行抽滤，抽滤二硫化铁倒入300L行星搅拌机中，加入250kg蒸馈水慢速搅拌30min，自转速度500r/min，公转速度20r/min，搅拌完成后的混合物倒入垫有滤纸的过滤漏斗，利用循环式多用真空栗进行抽滤，反复洗涤3次，去除表面残留酸液。
[0020]3、将洗涤后二硫化铁正极材料加入250kg 1.5mol/L的稀硫酸溶液，放入行星搅拌机快速搅拌2h，自转速度2000 r/min,公转速度20r/min，搅拌完成后的混合物抽滤后同样进行3次蒸馏水洗涤和抽滤。
[0021]4、将洗涤后的二硫化铁正极材料放入鼓风烤箱托盘中烘烤，烘烤温度80°C，烘烤时间10h。烘烤得到二硫化铁正极材料进行手工碾压、过150目筛，得到二硫化铁成品正极材料。
[0022]得到的二硫化铁正极材料与未经过酸处理的二硫化铁正极材料首先做SEM分析，未经过酸处理的二硫化铁正极材料如图1所示，经酸处理的二硫化铁正极材料如图2所示，通过SEM看到在未经过酸处理的材料大颗粒表面和周围，存在一些非常细小的物质，可能是二硫化铁，也可能是在球磨过程中引入的杂质，经过酸处理后的二硫化铁材料，这些非常小的物质明显减少，表面变得光滑。
[0023]得到的二硫化铁正极材料制FR1154电池0.5mA恒流放电曲线如图3所示，其开路电压1.6V，平台电压1.52V，没有凹陷电压，较未经过酸处理的二硫化铁正极材料开路电压(大于1.7V)大大降低，放电平台有了很大提高。
[0024]以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征是:经过两次酸处理可以消除材料中的杂质，减少材料杂质颗粒，提高颗粒平滑程度，减小材料比表面积，有利于材料加工性能和综合性能的提升，是由以下方法制备的: (1)将天然二硫化铁正极材料球磨处理，然后将球磨后二硫化铁正极材料与稀盐酸混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤； (2)向(1)中洗涤后二硫化铁正极材料加入一定量的稀硫酸溶液，同样混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤； (3)将(2)中洗涤后的二硫化铁正极材料烘烤，烘烤得到二硫化铁正极材料进行碾压、过筛，得到二硫化铁成品正极材料。2.一种天然二硫化铁酸处理正极材料制备方法，其特征是: (1)将天然二硫化铁正极材料球磨处理，然后将球磨后二硫化铁正极材料与稀盐酸混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤； (2)向(1)中洗涤后二硫化铁正极材料加入一定量的稀硫酸溶液，同样混合搅拌，搅拌完成后的混合物抽滤，并用蒸馏水进行多次洗涤； (3)将(2)中洗涤后的二硫化铁正极材料烘烤，烘烤得到二硫化铁正极材料进行碾压、过筛，得到二硫化铁成品正极材料。3.如权利要求1所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)所述的球磨后二硫化铁正极材料的平均粒度小于500 μ m。4.如权利要求1所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)所述的稀盐酸浓度为0.2mol/L，加入量为球磨后正极材料质量的5倍；制备步骤(2)所述的稀硫酸溶液的浓度为1.5mol/L，加入量与加入稀盐酸的质量相同。5.如权利要求1所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)和制备步骤(2)所述的混合搅拌，搅拌速度2000 r/min，搅拌时间2h。6.如权利要求1所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(3)所述的烘烤温度为80°C，烘烤时间8~12h ;碾压后过150目筛。7.如权利要求2所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述的球磨后二硫化铁正极材料的平均粒度小于500 μ m。8.如权利要求2所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料，其特征在于:制备步骤(1)所述的稀盐酸浓度为0.2mol/L，加入量为球磨后正极材料质量的5倍；制备步骤(2)所述的稀硫酸溶液的浓度为1.5mol/L，加入量与加入稀盐酸的质量相同。9.如权利要求2所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(1)和步骤(2)所述的混合搅拌，搅拌速度2000 r/min，搅拌时间2h。10.如权利要求2所述的一种天然二硫化铁酸处理正极材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的烘烤温度为80°C，烘烤时间8~12h ;碾压后过150目筛。
【专利摘要】一种天然二硫化铁酸处理正极材料及其制备方法，其材料晶体表面经过两次酸处理，消除材料中的杂质，减少二硫化铁材料颗粒上细小颗粒。生产方法是：将球磨处理后的二硫化铁正极材料与稀盐酸混合搅拌后进行抽滤，洗涤；然后加入稀硫酸溶液搅拌后进行抽滤，洗涤；最后放入鼓风烤箱中烘干，碾压、过筛，得到的二硫化铁正极材料杂质含量减少，颗粒表面光滑。制备电池开路电压大大降低，放电平台有了很大提高。
【IPC分类】H01M4/58, H01M10/052
【公开号】CN105355918
【申请号】CN201510682122
【发明人】关成善, 宗继月, 张敬捧, 王勇, 李涛
【申请人】山东精工电子科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月21日