一种三氟化铁正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三氟化铁正极材料的制备方法，将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，溶解得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，升温搅拌反应，降温至温度为5‑15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液反应，采用酒精洗涤得到结晶体；将结晶体加入葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却降温，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。本专利能够制备球型无团聚的三氟化铁正极材料，通过包覆在烧结过程避免大颗粒的生成，同时提高了正极材料的导电性和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三氟化铁正极材料的制备方法
本专利技术属于新能源锂电材料
，具体涉及一种三氟化铁正极材料的制备方法。
技术介绍
在对岩石性能研究中，室内试验通常需要提取岩样岩芯来获得各项性能参数。钻取岩样大多都采用湿钻法，但在钻取过程中被钻岩样大多没有固定装置来固定，甚至需要人工扶持来固定，这样既消耗人力又不能保证岩样的质量，有时还避免不了对岩样的人为破坏。因为人为扶持不能保证岩样岩壁所受的力均匀，这样会增加造成岩样被剪断的概率。在现有的技术中，虽然也有装置在钻取过程中来固定岩样，如公开的专利“一种防碎裂岩芯取样装置”[申请号：201620652000.4，申请日：2016.06.27]，将岩芯固定在箱内是颗粒的环境中，但这种方法对于已经钻孔好的试样来说，操作有点繁琐，不容易固定，而且不能够保证岩样在钻取过程中不发生转动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三氟化铁正极材料的制备方法，能够制备球型无团聚的三氟化铁正极材料，通过包覆在烧结过程避免大颗粒的生成，同时提高了正极材料的导电性和循环性能。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三氟化铁正极材料的制备方法，其为以下步骤：(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为95-150℃，在此温度下搅拌反应4-8小时；(2)将反应后的物料降温至温度为5-15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2-2.5，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；(3)将结晶体加入温度为5-10℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为-5℃到5℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；(4)将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为50-60℃/h，保温段温度为550-600℃，保温时间为4-5小时，降温段降温至物料温度小于50℃后出炉；(5)将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。所述步骤(1)中硫酸亚铁溶液的浓度为1.5-2mol/L，硫酸亚铁溶液的pH为1-2.5,加入尿素使得反应终点的pH为5-6.5，搅拌反应的搅拌速度为150-250r/min。所述步骤(2)中双氧水和氢氟酸溶液的浓度分别为2-4mol/L和6-8mol/L，双氧水、氢氟酸和硫酸亚铁的摩尔比为0.52-0.55：3.05-3.1：1，加料时间为1-2小时，双氧水和氢氟酸溶液的摩尔流量比为1：6。所述步骤(3)搅拌冷却时的搅拌速度为100-150r/min,冷却速度为1-2℃/h，烘干温度不高于120℃。所述步骤(4)煅烧过程采用惰性气体保护，升温段上方设置有排风口，维持炉内保温段的湿度小于2.5％，保温段的氧含量小于1ppm。所述步骤(5)气流粉碎后采用分级轮进行分级后筛分，筛网目数位80-120目筛。所述步骤(3)过滤后的葡萄糖酸铁溶液升温至5-10℃，再加入葡萄糖酸铁配制成饱和溶液待用。所述步骤(2)和(3)的酒精洗涤废液分别经过精馏后得到的酒精，再返回使用。本专利技术采用均相沉淀法来制备氢氧化亚铁沉淀，均相沉淀法可以制备粒度分布均匀，无团聚的沉淀，再加入双氧水和氟化氢，控制过程的pH，将亚铁氧化为三价铁，同时进行酸碱中和反应，得到三氟化铁，然后加入葡萄糖酸铁饱和溶液，缓慢降温，则葡萄糖酸铁会缓慢结晶析出，控制降温速度和降温幅度，可以精确的控制析出的量和析出速度，从而使得葡萄糖酸铁以三氟化铁为晶核，包覆在上面，然后过滤，用酒精洗涤后，烘干，再经过高温煅烧，葡萄糖酸铁会在惰性气氛下热分解脱水，同时得到的铁与碳结合得到碳化铁，包覆在三氟化铁的表面，通过此过程，也避免了大颗粒的生成，同时本专利技术采用碳化铁来实现包覆，可以在导电性的同时避免增加正极材料的比表面积，同时避免降低正极材料的压实密度，。本专利技术得到的三氟化铁正极材料为球型颗粒，基本无团聚粒度分布均匀，且压实密度高，导电性好，容量和循环性能也大大提高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够制备球型无团聚的三氟化铁正极材料，通过包覆在烧结过程避免大颗粒的生成，同时提高了正极材料的导电性和循环性能。附图说明图1为本专利技术实施例1的SEM；图2为本专利技术实施例2的SEM。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种三氟化铁正极材料的制备方法，其为以下步骤：(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为95-150℃，在此温度下搅拌反应4-8小时；(2)将反应后的物料降温至温度为5-15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2-2.5，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；(3)将结晶体加入温度为5-10℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为-5℃到5℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；(4)将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为50-60℃/h，保温段温度为550-600℃，保温时间为4-5小时，降温段降温至物料温度小于50℃后出炉；(5)将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。所述步骤(1)中硫酸亚铁溶液的浓度为1.5-2mol/L，硫酸亚铁溶液的pH为1-2.5,加入尿素使得反应终点的pH为5-6.5，搅拌反应的搅拌速度为150-250r/min。所述步骤(2)中双氧水和氢氟酸溶液的浓度分别为2-4mol/L和6-8mol/L，双氧水、氢氟酸和硫酸亚铁的摩尔比为0.52-0.55：3.05-3.1：1，加料时间为1-2小时，双氧水和氢氟酸溶液的摩尔流量比为1：6。所述步骤(3)搅拌冷却时的搅拌速度为100-150r/min,冷却速度为1-2℃/h，烘干温度不高于120℃。所述步骤(4)煅烧过程采用惰性气体保护，升温段上方设置有排风口，维持炉内保温段的湿度小于2.5％，保温段的氧含量小于1ppm。所述步骤(5)气流粉碎后采用分级轮进行分级后筛分，筛网目数位80-120目筛。所述步骤(3)过滤后的葡萄糖酸铁溶液升温至5-10℃，再加入葡萄糖酸铁配制成饱和溶液待用。所述步骤(2)和(3)的酒精洗涤废液分别经过精馏后得到的酒精，再返回使用。实施例1一种三氟化铁正极材料的制备方法，其为以下步骤：(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为110℃，在此温度下搅拌反应6小时；(2)将反应后的物料降温至温度为12℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2.25，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；(3)将结晶体加入温度为8℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为2℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三氟化铁正极材料的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为95‑150℃，在此温度下搅拌反应4‑8小时；(2)将反应后的物料降温至温度为5‑15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2‑2.5，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；(3)将结晶体加入温度为5‑10℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为‑5℃到5℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；(4)将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为50‑60℃/h，保温段温度为550‑600℃，保温时间为4‑5小时，降温段降温至物料温度小于50℃后出炉；(5)将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种三氟化铁正极材料的制备方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为95-150℃，在此温度下搅拌反应4-8小时；(2)将反应后的物料降温至温度为5-15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2-2.5，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；(3)将结晶体加入温度为5-10℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为-5℃到5℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；(4)将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为50-60℃/h，保温段温度为550-600℃，保温时间为4-5小时，降温段降温至物料温度小于50℃后出炉；(5)将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。2.根据权利要求1所述的一种三氟化铁正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中硫酸亚铁溶液的浓度为1.5-2mol/L，硫酸亚铁溶液的pH为1-2.5,加入尿素使得反应终点的pH为5-6.5，搅拌反应的搅拌速度为150-250r/min。3.根据权利要求1所述的一种三...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑忆依，
申请(专利权)人：郑忆依，
类型：发明
国别省市：浙江,33