[發明專利]一種鐵離子吸附柱及其應用

有效

• 申請號: 201710661270.0
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107519666B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 陳智棟;李錦春;王文昌;陶惠平;王正元;劉毓斌
• 申請（專利權）人: 常州大學;江蘇新泰材料科技股份有限公司
• 主分類號: B01D15/22
• 分類號: B01D15/22;B01J20/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及生產工藝中去除鐵離子的方法，具體涉及一種鐵離子吸附柱及其應用。本發明以吸附了N,N?二甲基二硫代氨基甲酸鈉(SDD)的膨脹石墨(EG)為填充材料(SDD/EG)制得吸附柱，該吸附柱對鐵離子具有良好的去除能力，經該吸附柱處理后的六氟磷酸鋰中的鐵離子含量下降至0.5ppm以下。

技術領域

本發明涉及生產工藝中去除鐵離子的方法，具體涉及一種鐵離子吸附柱及其應用。

背景技術

鋰離子電池電解質在電池中起著正負極之間電荷傳輸的作用，是影響電池工作溫度、比能量、循環效率以及安全性能的關鍵原材料之一，主要由電解質鋰鹽、混合有機溶劑和添加劑組成。由于鋰離子電池的電壓較高且電池負極材料較為活潑，需采用非水電解質。

非水電解質六氟磷酸鋰在有機碳酸脂類溶劑中具有溶解度較大、電導率高、電化學穩定性好等特點，是鋰電池電解質的重要組成部分。由于金屬雜質離子具有比鋰離子低的還原電位，因此在充電過程中，金屬雜質離子將首先嵌入到碳負極中，減少了鋰離子嵌入的位置，減小了鋰離子電池的可逆容量。金屬雜質離子含量過高不僅會導致鋰離子電池可逆比容量下降，而且金屬雜質離子的析出還可能導致石墨電極表面無法形成有效的鈍化層，使整個電池遭到破壞。

為了保證鋰離子電池的品質，就必須降低六氟磷酸鋰中雜質金屬離子的含量，在這些雜質金屬離子中，由于鐵離子源于生產設備的帶入，鐵離子的去除最為困難。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供了一種鐵離子吸附柱，該鐵離子吸附柱以吸附了N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉(SDD)的膨脹石墨(EC)為填充材料，

其中，膨脹石墨(SDD)是鱗片石墨經插入劑乙酸酐、氧化劑H₂O₂和K₂Cr₂O₇處理制得，最佳制備條件為，m(鱗片石墨):m(乙酸酐):m(溶質質量分數為68％的濃硝酸):m(H₂O₂):m(K₂Cr₂O₇)＝1:1.4:0.5:0.12:0.12，反應時間為1h，反應溫度為45℃，

該填充材料的制備方法為，將膨脹石墨置于N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉溶液中，將N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉溶液吸附于膨脹石墨中即制得填充材料(SDD/EG)，

其中，N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉溶液中溶質濃度為0.5～5％，N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的濃度低于0.5％將影響鐵離子的去除能力，為了實現膨脹石墨對N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的飽和吸附，同時也必須增加吸附時間；若N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的濃度大于5％，雖然可以降低吸附時間，但是對N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉而言是巨大浪費，最佳濃度范圍為2～4％，

溶劑是對N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉具有良好溶解性，且沸點較低的有機溶劑即可，如乙醇、二甲基甲酰胺和四氫呋喃等，

以膨脹石墨:N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉溶液＝1:500的質量比，將膨脹石墨置于N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的溶液中，于室溫(25℃，下同)下攪拌3小時后，取出吸附了N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的膨脹石墨，使用相同的溶劑清洗去除表面游離的N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉，干燥即得到吸附有N,N-二甲基二硫代氨基甲酸鈉的膨脹石墨填充材料(SSD/EG),

將SDD/EG填充于具有聚四氟乙烯襯里的不銹鋼管中，并用網狀尼龍進行兩端封堵，即得到鐵離子吸附柱，大致結構如附圖1。

本發明還提供了一種上述鐵離子吸附柱的應用，即吸附去除六氟磷酸鋰中的鐵離子，具體操作可以為，在六氟磷酸鋰生產工藝中，將鐵離子吸附柱與六氟磷酸鋰制備釜連接，將成品六氟磷酸鋰通過鐵離子吸附柱并進行循環，以去除六氟磷酸鋰中鐵離子。