一种无水正磷酸铁的制备方法技术

技术编号:15595352 阅读:382 留言:0更新日期:2017-06-13 22:04
本发明专利技术公开了一种无水正磷酸铁的制备方法先将110~120重量份的磷酸加入300重量份的去离子水中配制成磷酸溶液,控制溶液温度50~80

【技术实现步骤摘要】
一种无水正磷酸铁的制备方法
本专利技术属于化工领域,涉及一种磷酸铁,具体来说是一种无水正磷酸铁的制备方法。
技术介绍
作为新能源汽车产业链的上游,锂电池产业开始逐渐步入快速发展阶段。其中,动力锂电池成本占新能源汽车整车成本的比重较高,接近40%。磷酸铁锂电池安全性较好,近年成本亦有较大下降,考虑到电池技术的成熟度、经济性,目前电动汽车用动力电池主要以磷酸铁锂电池为主。磷酸铁结构稳定,具有与磷酸铁锂相似的晶体结构和相近的晶胞参数,作为合成磷酸铁锂的前驱体,可以有效的控制磷酸铁锂旳粒径大小。但是,目前工业生产制备得到的磷酸铁可能是羟基和结晶水数量不确定的碱式水合磷酸Fe(OH)x(PO4)y﹒nH2O,也可能是羟基、铵根和结晶水数量不确定的碱式水合磷酸铵铁Fe(NH4)x(OH)y(PO4)z﹒nH2O,若直接用作原料来制备磷酸亚铁锂,会使最终原料混合物中的锂铁磷比例很难控制到磷酸亚铁锂要求的1:1:1,且工艺过程复杂。而且,上述所得磷酸铁带有结晶水,结晶水的数量不确定,在煅烧过程中结晶水脱出,会与用于改性的包覆碳发生氧化还原反应产生水煤气,从而造成碳源的损耗,降低产物中的碳含量。此外,在煅烧过程中不能确定结晶水是否完全脱出以及脱水的温度和时间难以控制,从而影响磷酸铁里材料的合成纯度及其电化学性能。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题,本专利技术提供了一种无水正磷酸铁的制备方法,所述的这种无水正磷酸铁的制备方法要解决现有技术中的磷酸铁材料制备过程磷酸铁纯度不高、含不确定数量结晶水以及结晶水的存在给煅烧过程带来的一些负面影响、制备工艺复杂,生产成本高、成分控制困难的技术问题。本专利技术提供了一种无水正磷酸铁的制备方法,包括如下步骤:1)将110~120重量份的磷酸加入300重量份的去离子水中配制成磷酸溶液,控制溶液温度为50~80oC,在搅拌状态下加入56重量份的300目~1000目的还原铁粉,反应3h后得到含有磷源和铁源的前驱液;2)将所得的前驱液加入纳米砂磨机中,球磨1~3h获得粒径分布中D50为200~400nm的悬浊液,将获得的球磨悬浊液于150~180℃喷雾干燥,得到球形前躯体粉体;3)将所得球形前躯体粉体在600~800℃空气气氛中煅烧7~10h后获得无水的正磷酸铁材料。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸110重量份;步骤1)的反应温度为50℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为600℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸115重量份;步骤1)的反应温度为65℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为700℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸120重量份;步骤1)的反应温度为80℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为800℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:600目的还原铁粉56重量份;磷酸110重量份;步骤1)的反应温度为65℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为800℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸115重量份;步骤1)的反应温度为80℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为600℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:600目的还原铁粉56重量份;磷酸120重量份;步骤1)的反应温度为50℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为700℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:1000目的还原铁粉56重量份;磷酸110重量份;步骤1)的反应温度为80℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为700℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:1000目的还原铁粉56重量份;磷酸115重量份;步骤1)的反应温度为50℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为800℃,处理时间8h。进一步的,所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:1000目的还原铁粉56重量份;磷酸120重量份;步骤1)的反应温度为65℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为600℃,处理时间8h。本专利技术在原料选择上,采用的是市场价格相对较低的还原铁粉和磷酸,反应产物只有磷铁化合物和氢气产生,不会有其他杂质产生,获得的产物纯度高,磷、铁元素得到充分利用。合成工艺上,本专利技术方法采用了纳米砂磨工艺细化反应前驱液中的颗粒,浆料雾化干燥工艺制备具有球形形貌特征的前躯体粉体,在空气气氛中煅烧处理,来制备得到纯相的无水正磷酸铁材料。此外,本专利技术方法合成的磷酸铁不含结晶水,用于制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的过程中,不存在脱水现象,克服了水和碳形成水煤气而减少产物中的碳含量的缺点。本专利技术采用球磨工艺细化反应前驱液中的颗粒和喷雾干燥工艺获得具有球形形貌特征的球躯体粉体,在空气气氛煅烧,得到高纯度的无水正磷酸铁材料。本专利技术方法所得无水磷酸铁呈现出球形形貌特征,颗粒细小均匀。本专利技术和已有技术相比,其技术进步是显著的。采用本专利技术的方法合成的无水正磷酸铁粉体材料具有球形形貌特征,颗粒大小在1~10微米范围,分布均匀,分散良好。作为生产磷酸铁锂材料的原料,在煅烧过程中不存在结晶水的脱水过程,克服了水和碳形成水煤气而减少产物中的碳含量的缺点,是工业生产磷酸铁锂的理想原料。而且,生产工艺简单,成本低,无污染处理。附图说明图1是实施例1所得无水正磷酸铁(FePO4)的XRD图谱。图2是实施例1所得无水正磷酸铁(FePO4)的粒度分布图。图3是实施例1所得无水正磷酸铁(FePO4)的SEM图谱。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术进行详细说明,但并不限制本专利技术。实施例1一种无水正磷酸铁(FePO4)的制备方法,具体包括如下步骤:(1)将110重量份的磷酸加入300重量份的去离子水中配制成磷酸溶液,控制溶液温度50oC。在搅拌状态下加入56重量份的300目的还原铁粉,反应3h后得到含有磷源和铁源的前驱液;(2)将步骤(1)所得的前驱液加入纳米砂磨机中,球磨2h获得粒径分布中D50为321nm的悬浊液。将获得的球磨悬浊液于170℃喷雾干燥,得到球形前躯体粉体。(3)最后,将所得球形前躯体粉体在600℃空气气氛中煅烧8h后,即获得无水正磷酸铁粉体材料。使用X射线衍射仪(XRD,日本理学Rigaku)对实施例1所得的无水正磷酸铁粉体进行物相分析,所得XRD检测结果如图1所示。从图1中可以看出,该图谱中所有的衍射峰均可标定为无水正磷酸铁(FePO4)标准卡片PDF#29-0715的衍射峰,没有其他物质的衍射峰出现,说明采用上述方法制备得到的磷酸铁粉体为纯相的无水正磷酸铁(FePO4)。将实施例1所得到的无水正磷酸铁粉体分散在适量的去离子水中,使用激光粒度分布仪(Bettersize2000,丹东市百特仪器有限公司)对其粒径大小及分布情况进行检测分析,所得粒度分布结果如图2所示。检测报告显示,D10=1.203um,D本文档来自技高网...
一种无水正磷酸铁的制备方法

【技术保护点】
一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于包括如下步骤:1)将110~120重量份的磷酸加入300重量份的去离子水中配制成磷酸溶液,控制溶液温度为50~80

【技术特征摘要】
1.一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于包括如下步骤:1)将110~120重量份的磷酸加入300重量份的去离子水中配制成磷酸溶液,控制溶液温度为50~80oC,在搅拌状态下加入56重量份的300目~1000目的还原铁粉,反应3h后得到含有磷源和铁源的前驱液;2)将所得的前驱液加入纳米砂磨机中,球磨1~3h获得粒径分布中D50为200~400nm的悬浊液,将获得的球磨悬浊液于150~180℃喷雾干燥,得到球形前躯体粉体;3)将所得球形前躯体粉体在600~800℃空气气氛中煅烧7~10h后获得无水的正磷酸铁材料。2.根据权利要求1所述的一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于:所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸110重量份;步骤1)的反应温度为50℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为600℃,处理时间8h。3.根据权利要求1所述的一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于:所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸115重量份;步骤1)的反应温度为65℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为700℃,处理时间8h。4.根据权利要求1所述的一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于:所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:300目的还原铁粉56重量份;磷酸120重量份;步骤1)的反应温度为80℃,反应时间3h;步骤3)的处理温度为800℃,处理时间8h。5.根据权利要求1所述的一种无水正磷酸铁的制备方法,其特征在于:所用的原料,按质量重量份的数计算,其组成及含量如下:60...

【专利技术属性】
技术研发人员:常程康陈雪平肖鹏关利吕庭键
申请(专利权)人:上海应用技术大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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