一种制备磷酸铁锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备磷酸铁锂的方法，属于离子电池电极材料技术领域，其通过采用管式反应器进行连续反应，不仅可以保证产品质量均一稳定，而且可以达到很高的反应温度，耐受比较高的压力，采用密闭反应体系不仅避免了低沸点物料的损失，还保证了各组分配比均一稳定；通过加入纳米微粒控制磷酸铁锂的结晶性能，并且通过加入稳定剂避免二价铁的氧化，同时得到更规整的产品晶型，配合阵列超声波的使用，使得产品形成规整纳米晶型，从而表现出良好的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制备磷酸铁锂的方法
本专利技术涉及离子电池电极材料
，尤其涉及一种制备磷酸铁锂的方法。
技术介绍
磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中得到广泛应用。采用磷酸铁锂正极材料做出的大容量锂离子电池更易串联使用，且可以满足电动车频繁充放电的需要。磷酸铁锂正极材料具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。磷酸铁锂正极材料的特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，世界各国正竞相实现产业化生产。目前，制备磷酸铁锂的方法主要为固相法和水热法。其中固相法和水热法仍存在产品质量不稳定，充放电性能不高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备磷酸铁锂的方法，通过采用管式连续工艺，避免了物料损失，并减少了反应工序，使产品性能均一稳定，且工艺过程安全环保，并且通过加入稳定剂避免了二价铁的氧化，同时得到更规整的产品晶型。本专利技术提供的技术方案如下：一种制备磷酸铁锂的方法包括：步骤（1）：将磷酸、硫酸亚铁铵、氢氧化锂在混合罐中混合均匀后，依次加入混合溶剂、结晶沉淀剂和稳定剂后混合均匀，经由高压泵打入管式反应器中，同时启动阵列超声波发生器，在温度350~400℃、压力15~30Mpa、流速0.5~2L/h的条件下反应30~90分钟；步骤（2）：将管式反应器的出口连接至减压分离罐，经减压分离后冷却析出固体，之后进行过滤得到粗产品；步骤（3）：将上述粗产品加入去离子水，在50~80℃下搅拌1小时后进行过滤；步骤（4）：重复执行上述步骤（3）三遍后，再加入甲醇、丙酮混合溶剂，加热回流后搅拌1小时，进行过滤；步骤（5）：重复执行上述步骤（4）三遍后，将固体在200~250℃、真空度为1~10mbar条件下干燥48小时，得到磷酸铁锂产品。可选的，步骤（1）中所用原料质量比为磷酸18%、硫酸亚铁铵70%、氢氧化锂12%。可选的，步骤（1）中所用溶剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二胺和水中的两种或几种组合，其中，溶剂的加入质量为硫酸亚铁铵加入量的5~10倍。可选的，步骤（1）中所用结晶沉淀剂为纳米磷酸铁锂、纳米磷酸铁、纳米磷酸锂中的一种或几种组合，其中，结晶沉淀剂的加入质量为硫酸亚铁铵加入量的0.005~0.01倍。可选的，步骤（1）中所用稳定剂为抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖中的一种或几种组合，其中，稳定剂加入质量为硫酸亚铁铵加入量的0.05~0.1倍。可选的，步骤（1）中所用阵列超声波发生器由10~20个超声探头组成，每一个超声探头的功率为100W~300W，每一个探头的工作频率为28KHz~40KHZ。可选的，在步骤（3）中，脱除无机盐过程中，去离子水与固体质量比为10：1，温度50-80℃，搅拌1小时。可选的，在步骤（4）脱除溶剂得过程中，甲醇、丙酮与粗产品固体质量比为5:5:1，加热回流，搅拌1小时。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例提供一种制备磷酸铁锂的方法，通过采用管式反应器进行连续反应，不仅可以保证产品质量均一稳定，而且可以达到很高的反应温度，耐受比较高的压力，采用密闭反应体系不仅避免了低沸点物料的损失，还保证了各组分配比均一稳定；通过加入纳米微粒控制磷酸铁锂的结晶性能，并且通过加入稳定剂避免二价铁的氧化，同时得到更规整的产品晶型，配合阵列超声波的使用，使得产品形成规整纳米晶型，从而表现出良好的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的一种制备磷酸铁锂的方法的流程结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将结合图1对本专利技术实施例的一种制备磷酸铁锂的方法进行详细的说明，该方法采用连续工艺制备新型锂离子电池电极材料。参考图1所示，本专利技术实施例提供的一种制备磷酸铁锂的方法包括：步骤（1）：将磷酸、硫酸亚铁铵、氢氧化锂在混合罐中混合均匀后，依次加入混合溶剂、结晶沉淀剂和稳定剂后混合均匀，经由高压泵打入管式反应器中，同时启动阵列超声波发生器，在温度350~400℃、压力15~30Mpa、流速0.5~2L/h的条件下反应30~90分钟。其中，步骤（1）中所用原料质量比为磷酸18%、硫酸亚铁铵70%、氢氧化锂12%，也即将18%磷酸、70%硫酸亚铁铵、12%氢氧化锂在混合罐中混合均匀后，依次加入混合溶剂、结晶沉淀剂和稳定剂后混合均匀，其中，溶剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二胺和水中的两种或几种组合，其中，溶剂的加入质量为硫酸亚铁铵加入量的5~10倍；结晶沉淀剂为纳米磷酸铁锂、纳米磷酸铁、纳米磷酸锂中的一种或几种组合，其中，结晶沉淀剂的加入质量为硫酸亚铁铵加入量的0.005~0.01倍；稳定剂为抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖中的一种或几种组合，其中，稳定剂加入质量为硫酸亚铁铵加入量的0.05~0.1倍。其中，结晶沉淀剂的使用，可以在形成磷酸铁锂结晶过程中促进结晶形成，同时调节结晶性能。加入稳定剂作用是因为硫酸亚铁铵有部分会被氧化，所以加入稳定剂可以得到二价的磷酸铁锂。阵列超声波的使用一方面起到增强传质作用，减少反应时间，另一方面超声波是微小震动在晶体表面产生均匀压力，使得晶型规整均一，从而表现出良好的性能。）混合均匀后经由高压泵打入管式反应器中，同时启动阵列超声波发生器，并采用加热槽对其进行加热，之后在温度350~400℃、压力15~30Mpa、流速0.5~2L/h的条件下反应30~90分钟。其中，所用阵列超声波发生器由10~20个超声探头组成，每一个超声探头的功率为100W~300W，每一个探头的工作频率为28KHz~40KHZ。步骤（2）：将管式反应器的出口连接至减压分离罐，经减压分离后冷却析出固体，之后进行过滤得到粗产品。步骤（3）：将上述粗产品加入去离子水，在50~80℃下搅拌1小时后进行过滤；具体的，在步骤（3）脱除无机盐过程中，去离子水与固体质量比为10：1，温度50-80℃，搅拌1小时。步骤（4）：重复执行上述步骤（3）三遍后，再加入甲醇、丙酮混合溶剂，加热回流后搅拌1小时，进行过滤。具体的，在步骤（4）脱除溶剂得过程中，甲醇、丙酮与粗产品固体质量比为5:5:1，加热回流，搅拌1小时。步骤（5）：重复执行上述步骤（4）三遍后，将固体在200~250℃、真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤（1）：将磷酸、硫酸亚铁铵、氢氧化锂在混合罐中混合均匀后，依次加入混合溶剂、结晶沉淀剂和稳定剂后混合均匀，经由高压泵打入管式反应器中，同时启动阵列超声波发生器，在温度350~400℃、压力15~30Mpa、流速0.5~2L/h的条件下反应30~90分钟；/n步骤（2）：将管式反应器的出口连接至减压分离罐，经减压分离后冷却析出固体，之后进行过滤得到粗产品；/n步骤（3）：将上述粗产品加入去离子水，在50~80℃下搅拌1小时后进行过滤；/n步骤（4）：重复执行上述步骤（3）三遍后，再加入甲醇、丙酮混合溶剂，加热回流后搅拌1小时，进行过滤；/n步骤（5）：重复执行上述步骤（4）三遍后，将固体在200~250℃、真空度为1~10mbar条件下干燥48小时，得到磷酸铁锂产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤（1）：将磷酸、硫酸亚铁铵、氢氧化锂在混合罐中混合均匀后，依次加入混合溶剂、结晶沉淀剂和稳定剂后混合均匀，经由高压泵打入管式反应器中，同时启动阵列超声波发生器，在温度350~400℃、压力15~30Mpa、流速0.5~2L/h的条件下反应30~90分钟；
步骤（2）：将管式反应器的出口连接至减压分离罐，经减压分离后冷却析出固体，之后进行过滤得到粗产品；
步骤（3）：将上述粗产品加入去离子水，在50~80℃下搅拌1小时后进行过滤；
步骤（4）：重复执行上述步骤（3）三遍后，再加入甲醇、丙酮混合溶剂，加热回流后搅拌1小时，进行过滤；
步骤（5）：重复执行上述步骤（4）三遍后，将固体在200~250℃、真空度为1~10mbar条件下干燥48小时，得到磷酸铁锂产品。


2.根据权利要求1所述的制备磷酸铁锂的方法，其特征在于，步骤（1）中所用原料质量比为磷酸18%、硫酸亚铁铵70%、氢氧化锂12%。


3.根据权利要求1所述的制备磷酸铁锂的方法，其特征在于，步骤（1）中所用溶剂为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二胺和水中的两种或几种组合，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，兰鲲，
申请(专利权)人：青岛新通道合成技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37