一种锂电池用氧化铁红的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硫酸亚铁废液进行溶解，去除杂质和重金属，沉淀后得硫酸亚铁澄清溶液；晶种制作；一次氧化；二次氧化；将氧化铁红前驱体进行压滤、漂洗、烘干、破碎，得到锂电池用氧化铁红。本发明专利技术制得的锂电池用氧化铁红，热稳定性好、安全性能好，相对于传统方法生产的氧化铁红，无论在纯度上还是粒径上都有很大的优势，且可见光范围内，吸光度明显降低，色泽鲜明。

A preparation method of iron oxide red for lithium battery

The invention provides a preparation method of iron oxide red for lithium battery, which is characterized by the following steps: dissolving ferrous sulfate waste liquid, removing impurities and heavy metals, and precipitating to obtain ferrous sulfate clarified solution; crystal seed preparation; primary oxidation; secondary oxidation; pressing and filtering, rinsing, drying and crushing iron oxide red precursor for lithium battery, and obtaining iron oxide red for lithium battery. \u3002 The iron oxide red prepared by the invention has good thermal stability and safety performance. Compared with the iron oxide red produced by the traditional method, the iron oxide red produced by the invention has great advantages in purity and particle size, and the absorbance is obviously reduced and the color is bright in the visible light range.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池用氧化铁红的制备方法
本专利技术涉及氧化铁红制备方法，特别涉及一种锂电池用氧化铁红的制备方法。
技术介绍
氧化铁红(又称铁红、红色氧化铁、铁粉、三氧化二铁)，其中含铁量为75％，含氧量为25％—30％。目前合成氧化铁红的方法归纳为两种，湿法和干法生产。湿法一般以金属铁和硝酸、硫酸为原料，采用晶种制作种子，氧化两步法工艺制备所得产品结晶细小，晶核为球形，粒径为D50为0.55--0.65nm，但此氧化反应生成的氧化铁红成本高，而且污染很大，其中硝酸铵回收很难，且处理成本很高，污染很大，对环境造成大面积污染，而且废水中氨氮含量高，氧化铁生成过程中产生的氨氮，很难处理达标。同时三废处理成本也高，行业普遍吨水耗用在20元/吨。干法铁红在煅烧过程中会产生一些二氧化硫，同样对空气造成污染，由于是酸洗物煅烧，PH较低，最后经过漂洗，会产生大量的废水。为了能进一步降低产品制造过程中对大气、地表、河流的影响和污染，同时也为了治理三废工业的污染，降低成本，将钛白粉副产物为原料制备锂电池用氧化铁红，将具有巨大的市场潜力。目前，锂离子电池正极材料已经受到人们的广泛关注和重视，并得到了一定应用。为了提高锂离子电池的输出电压，比容量和循环寿命，人们正研究开发具有高电压、高容量和良好可逆性的正极材料，而磷酸铁锂具有原料资源丰富，价格变异，无吸湿性，无毒，环境友好，热稳定性好，安全性能高等优点，能可逆地崁脱锂离子，理论容量为170mAh·g。LiFePO4(磷酸铁锂)的合成方法采用三价铁源为原料，降低材料的生产周期，对实现锂电材料产业化具有重要意义，而本专利技术生产的氧化铁红正是适用于锂电池所需要的材料。现有技术中锂电池用氧化铁红是采用的混酸法氧化铁红，经过后期进一步加工而成，存在批次之间差距太大，粒径偏大，而且含量在96-97之间，对后期锂电池里用磷酸铁锂的锂电材料产业化造成很大的影响，限制了氧化铁红在磷酸铁锂的应用和进一步产业化发展。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种锂电池用氧化铁红的制备方法，以该方法制得的氧化铁红纯度为98以上，色泽鲜明，且热稳定性好、安全性能好，相对于混酸法生产的氧化铁红，无论在纯度上还是粒径上都有很大的优势。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术所述的一种锂电池用氧化铁红的制备方法，包括如下步骤：一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将硫酸亚铁废液进行溶解，去除杂质和重金属，沉淀后得硫酸亚铁澄清溶液；S2，晶种制作：在35-45℃下，加入分散剂，通入空气，加入浓度为30％-32％的液碱反应3-5小时，得到铁红晶种，并使所述铁红晶种PH为13-14；S3，一次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，在40-45℃下持续滴加浓度为16-18％的液碱，进行发胶20-30小时，保持溶液的PH为4-4.5；S4，二次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，升温至80-85℃，进行氧化反应15-20小时，保持溶液的PH为4-4.5，得到氧化铁红前驱体。S5，将氧化铁红前驱体进行压滤、漂洗、烘干、破碎，得到锂电池用氧化铁红。优选的，步骤S2的温度为40℃，步骤S3的温度为40℃，步骤S4的温度为80℃。优选的，步骤S2中加入的液碱浓度为32％，步骤S3中加入的液碱浓度为16％。优选的，步骤S2中所述铁红晶种PH为13或14。优选的，步骤S3中发胶浓度为每100ml沉淀1h时的浓稠状物体大于或等于15ml。优选的，步骤S3中的硫酸亚铁含量小于或等于1.0g/L，有利于提高氧化铁红的分散性。优选的，步骤S3和S4中的硫酸亚铁澄清溶液浓度为30％。优选的，步骤S3和S4中通入的空气量为1-2L/min。优选的，步骤S4中的硫酸亚铁含量小于或等于0.01g/L，有利于提高氧化铁红的分散性。优选的，步骤S4中所述氧化铁红前驱体的晶核细度小于或等于1000纳米。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果：本专利技术生产成本低，比现有的氧化铁红干法和湿法生产都环保，且对所用的硫酸亚铁母液要求不高；通过本专利技术的方法制得的氧化铁红纯度和色度更高，且使铁红晶核发生了改变，使晶核细度更细、粒径更小，且可见光范围内，吸光度明显降低，色泽为鲜黄红。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1：将钛白粉副产物固体硫酸亚铁(含量在85％)1500g倒入5000ml烧杯内，加水稀释至4000ml，升温至70℃，用玻璃棒不停搅拌，直至完全溶解。再加入50g氯化铁升温至80℃，完全溶解，加热继续保温1个小时，尽可能使Fe3+全部还原成Fe2+，控制溶液酸度，当PH达到3.5时，母液水里加入活性炭粉和聚丙乙烯胺，吸附悬浮物。再加入10％浓硫酸(98％)，使溶液PH为1.0--2.0，静止烧杯中硫酸亚铁溶液。晶种制作：取1000ml上清液，测硫酸亚铁含量为35％，PH为1.3，加水稀释至3000ml，加入分散剂丙烯酸聚合物改性10g，通入空气，再加入10gNaH2PO4，升温至35℃，加入30％浓度的液碱，调节PH为13，溶液呈现蓝灰色，通入空气流量1L/min反应3小时，料液颜色呈浅橙红色，这样制作的晶种或形成稳定的分散的结晶化晶种，使得晶核细度更细，粒径更小。一次氧化：在5000ml烧杯中加入1500ml上述制作好的结晶化铁红晶种加入澄清的硫酸亚铁溶液1000ml，加入70g的NaH2PO4，升温至40℃，通入1L/min的空气量，开始滴加浓度为16％的液碱，控制液碱的加入量，使料液PH保持在4.5左右，连续反应20小时，料液颜色呈浅橙红色，此时Fe2+离子转化成A2FeOOH不规则形，取出料液100ml，观察是否快速沉淀。当沉淀一小时后有15ml浓稠状物体，若沉淀速度慢，说明发胶情况良好，可以进行下一步反应。此时测得料液硫酸亚铁含量为1.0g/L，PH为4.0。二次氧化：把以上检测合格的料液放入自制的不锈钢氧化桶内，体积约为100L，升温至80℃，通入空气量为2L/min，料液PH保持在4.5，料液硫酸亚铁含量为0.1g/L，这样有助于所的氧化铁红的产物晶核细度更细小，专门抑制其它晶型氧化铁的生成，使得AeFeO3的生成更完美，反应温度一定要保持在80℃，氧化铁红的合成是一个气化、固化到液化，三相充分接触的过程，必须要在充分的空气氧化反应下，提高反应表面积，这样有利于Fe2+离子的氧化转化，这样生成的氧化铁红不但在粒径、色泽、吸光度方面都优于普通的氧化铁红。在此条件下，氧化反应15小时，取样检测各项指标，粉体粒径D10达到15um左右，铁含量在98％左右。颜色达标，料液硫酸亚铁含量达到0.01g/L左右停止氧化反应。将上述料液进行压滤、漂洗、烘干、破碎，检验后得到黄红相的锂电池用氧化铁红。将本实施案例制备得到的氧化铁红与普通氧化铁红粉体粒径、Fe2O3含量、粉体细度、颜料PH进行检测，结果如表1所示。实施例2：将钛白粉副产物固体硫酸亚铁(含量在85％)1500g倒入5000ml烧杯内，加水稀释至4000ml，升温至70℃，用玻璃棒不停搅拌，直至完全溶解。再加入50g氯化铁升温至80℃，完全溶解，加热继续保温1个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将硫酸亚铁废液进行溶解，去除杂质和重金属，沉淀后得硫酸亚铁澄清溶液；S2，晶种制作：在35‑45℃下，加入分散剂，通入空气，加入浓度为30％‑32％的液碱反应3‑5小时，得到铁红晶种，并使所述铁红晶种PH为13‑14；S3，一次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，在40‑45℃下持续滴加浓度为16‑18％的液碱，进行发胶20‑30小时，保持溶液的PH为4‑4.5；S4，二次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，升温至80‑85℃，进行氧化反应15‑20小时，保持溶液的PH为4‑4.5，得到氧化铁红前驱体。S5，将氧化铁红前驱体进行压滤、漂洗、烘干、破碎，得到锂电池用氧化铁红。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将硫酸亚铁废液进行溶解，去除杂质和重金属，沉淀后得硫酸亚铁澄清溶液；S2，晶种制作：在35-45℃下，加入分散剂，通入空气，加入浓度为30％-32％的液碱反应3-5小时，得到铁红晶种，并使所述铁红晶种PH为13-14；S3，一次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，在40-45℃下持续滴加浓度为16-18％的液碱，进行发胶20-30小时，保持溶液的PH为4-4.5；S4，二次氧化：通入空气并加入硫酸亚铁澄清溶液，升温至80-85℃，进行氧化反应15-20小时，保持溶液的PH为4-4.5，得到氧化铁红前驱体。S5，将氧化铁红前驱体进行压滤、漂洗、烘干、破碎，得到锂电池用氧化铁红。2.如权利要求1所述的一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，步骤S2的温度为40℃，步骤S3的温度为40℃，步骤S4的温度为80℃。3.如权利要求1所述的一种锂电池用氧化铁红的制备方法，其特征在于，步骤S2中加入的液碱浓度为32％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高顺强，廖金华，夏晶晶，
申请(专利权)人：德清安凡德新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33