[发明专利]亚铁氰化物溶液的纯化和用途

说明书

用于有效地纯化用于TMCC最终产品的起始材料的系统和方法，以及用于使用纯化的起始材料有效地产生高品质TMCC材料的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月13日提交的第15/840,463号美国专利申请和2017年3月20日提交的第62/474,044号美国专利申请的权益，所述申请的内容以整体形式通过援引由此明确并入，以用于所有目的。

发明领域

本发明一般地涉及电池组分的生产，并且更具体地且非排他地，涉及用于过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料的起始材料的纯化和用途。

发明背景

不应当假设背景部分中讨论的主题由于其在背景部分中提及而仅是现有技术。类似地，不应当假设在背景部分中提及或与背景部分的主题有关的问题已经先前在现有技术中被认识到。背景部分中的主题仅代表不同的方法，其自身还可以构成发明。

过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料在非生产环境中已经被证实具有对许多二次电池有益的性质。对于以大的工业规模生产TMCC阴极活性材料存在着一些挑战。

那些挑战之一涉及高纯度TMCC最终产品的生产。起始材料，例如，亚铁氰化钠，可以用于生产这些TMCC最终产品。该起始材料的纯度可以影响TMCC最终产品的品质，并且影响用于制备TMCC产品的工艺。

针对纯化的一些努力在生产高品质TMCC最终产物方面可能不是可靠的。纯化的替代方案可以包括使用超纯和昂贵等级的起始材料。这些超纯起始材料与标准纯度相比可能昂贵数倍至许多倍，并且可以解决与TMCC最终产品的生产有关的一些问题。不幸的是，不能总是保证超纯起始材料用于产生高品质TMCC最终产品。

发明概述

公开了用于有效地纯化用于TMCC最终产品的起始材料的系统和方法，以及用于使用纯化的起始材料有效地生产高品质TMCC材料的系统和方法。

提供以上的发明概述以有助于理解与用于TMCC生产的起始材料的纯化有关和与使用这种纯化的起始材料生产高品质TMCC最终产品有关的一些技术特征，但不旨在完全描述本发明。可以通过获取作为整体的全部说明书、权利要求、附图和摘要来获得对本发明的各个方面的完整认知。本发明可以适用于除亚铁氰化钠起始材料之外的用于TMCC最终产品的其他起始材料，可以适用于除TMCC最终产品之外的其他材料的生产，以及可以适用于一些起始材料的纯化。

本发明的实施方案可以包括在制备过渡金属配位化合物(TMCC)阴极活性材料中用作前体的亚铁氰化物溶液的氧化处理。这种氧化纯化方法可以产生允许形成TMCC材料的良好面心立方晶体的起始材料。这些材料可以具有大于10微米的微晶聚集体尺寸，因此容易经滤料介质过滤而没有滤料的任何堵塞。

本发明的实施方案可以包括通过使用这种纯化的前体材料形成良好面心立方初晶结构以及较大的二次颗粒和较紧密的粒径分布。在电极中使用TMCC材料的这些颗粒有时候可以导致增加的电化学性质。

亚铁氰化物的纯化方法的实施方案可以具有多种益处，包括i)可以按工业规模成比例放大的实用、廉价和有效的方法；以及ii)导致相应的过渡金属配位化合物(TMCC)的完全可控的粒径生成的批次间可重复性。

本发明的实施方案可以包括选择用于纯化包含不期望的还原剂的起始材料的特定氧化剂，特别是在纯化的起始材料意欲用于其中还原剂可能减退的后续反应中时。例如，在水溶液中还存在不期望的还原剂时，可能有四类氧化剂(A’、B’、C’和D’)用于纯化起始材料A的水溶液。这些类别的氧化剂的这些细节高度依赖于特定的起始材料及其后续用途。例如，A’表示还原成A(起始材料)的氧化剂，B’表示还原成B(从起始材料消散的材料)的氧化剂，C’表示还原成C(其仍存在于溶液中，但在后续反应中呈惰性)的氧化剂，并且D’表示还原成D(其仍存在于溶液中并且以比还原剂更低的程度负面地影响后续反应)的氧化剂。