一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，以镍铁合金浸出液为原料，在高温下，将磷源和氧化剂的混合溶液、沉淀剂以一定的速度并流加入到镍铁合金浸出液中，此外，还对反应过程中的温度和pH等参数进行了调控。采用本发明专利技术公开的方法制备磷酸铁，既能加快结晶过程的成核速度，又能减小晶体的生长速度，可以得到杂质夹带少、理化参数(比表面积、粒径大小等)可控、且晶粒致密的二水磷酸铁，还能减少洗水量，降低生产成本，提高镍铁合金萃取液制备电池级二水磷酸铁的品质。备电池级二水磷酸铁的品质。备电池级二水磷酸铁的品质。

【技术实现步骤摘要】
一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池前驱体的制备领域，具体涉及一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长等特点，已被广泛应用到新能源行业和电子产品等领域。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能和价格对锂离子电池的影响最大。橄榄石结构的磷酸铁锂正极和层状结构的LiNi
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Co
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Mn
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O2正极是车用锂离子电池的主流正极材料，随着近几年新能源行业的快速发展以及政府“3060”双碳目标政策的落地，两种正极材料的需求量不断增加，镍、磷、钴等产能逐渐出现供应不足的现象。
[0003]硫酸镍作为三元前驱体不可缺少的原料之一，随着高镍三元正极材料技术的成熟，镍的产能逐渐出现供应不足的现象。为了解决电池材料中镍原料不足的问题，开发新的镍原料来制备电池级硫酸镍，成为亟待解决的问题。
[0004]镍铁合金中含有镍和铁这两种主流正极材料的原材料，利用镍铁合金制备电池级磷酸铁和硫酸镍，不仅能提高产品的附加值，而且能一定程度上缓解硫酸镍供应不足的情况。
[0005]专利CN113044821A公开了一种镍铁合金制备硫酸镍溶液和电池级磷酸铁的方法，其中涉及的方法是将镍铁合金与硫酸或硝酸/盐酸的一种或多种混合酸进行酸浸，在过滤的浸出液中再分别加入磷源、氧化剂、沉淀剂，加热到恒定温度反应若干小时后，过滤后得到二水磷酸铁以及含镍溶液。此工艺可行，但是先加磷源再加氧化剂、沉淀剂的方式会很难得到特定形貌或物理参数的二水磷酸铁，且按照该制备方法，二水磷酸铁生长速度会大于成核速度，导致二水磷酸铁中会夹杂大量的镍和硫元素，增加了二水磷酸铁材料的洗水量。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，具体包括以下内容：
[0007]一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，包括如下步骤：
[0008](1)将镍铁合金粉末用酸液浸出，加热搅拌后，得到镍铁浸出液；
[0009](2)配制磷源和双氧水的混合溶液、以及氨的质量浓度为10
‑
30％的氨水溶液；
[0010](3)将镍铁浸出液加热搅拌，控制浸出液温度为70
‑
100℃，将步骤(2)中的磷源和双氧水的混合溶液、氨水溶液并流加入到镍铁浸出液中，持续加入0.5
‑
1.5h，并控制铁元素与加入的磷元素的摩尔量的比为0.97
‑
1.02，并控制反应终点的pH在1.2
‑
1.6之间；
[0011](4)将步骤(3)反应后的固液混合物体系温度控制在90
‑
100℃之间，陈化2
‑
3h，然后过滤得到二水磷酸铁和镍溶液；
[0012](5)将过滤得到的二水磷酸铁进行洗涤、过滤、烘干，得到二水磷酸铁产品。
[0013]具体地，步骤(1)中镍铁合金的镍含量为10
‑
30wt％，铁的含量为70
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90wt％；所述镍铁浸出液中镍元素的含量为10
‑
30g/L，铁元素含量为50
‑
60g/L。
[0014]具体地，步骤(1)中的酸为硫酸、盐酸或硝酸中的一种或多种。
[0015]具体地，步骤(2)中的磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵中的一种。
[0016]具体地，步骤(3)中的镍铁浸出液与磷源和双氧水的混合溶液的体积比为1.0
‑
2.0。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术以镍铁合金浸出液为原料，在高温下，将磷源和氧化剂的混合溶液、沉淀剂以一定的速度并流加入到镍铁合金浸出液中，结合对反应过程中的温度和pH等参数的控制，既能加快结晶过程的成核速度，又能减小晶体的生长速度，可以得到杂质夹带少、理化参数(比表面积、粒径大小等)可控、且晶粒致密的二水磷酸铁。此外，采用本专利技术公开的方法，还能减少洗水量，降低生产成本，提高镍铁合金萃取液制备电池级二水磷酸铁的品质。
附图说明
[0018]图1为实施例1中制备的二水磷酸铁的SEM图；
[0019]图2为实施例1中制备的二水磷酸铁的XRD图；
[0020]图3为对比例1中制备的二水磷酸铁的SEM图；
[0021]图4为对比例2中制备的二水磷酸铁的SEM图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图1
‑
4、表1和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的
技术实现思路
起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的专利技术的解决方案所必需的。
[0023]实施例1
[0024]一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其制备步骤如下：
[0025](1)将镍含量为20.18％、铁含量为79.62％的镍铁合金粉末加入到硫酸溶液中，在搅拌条件下升温至60℃，浸出后得到800ml镍元素含量为18.01g/L，铁元素含量为56.2g/L的镍铁浸出液。
[0026](2)配制800ml浓度为1mol/L的磷酸二氢铵溶液，并加入68.2mL的双氧水，得到混合溶液。配制质量浓度为为16％的氨水溶液。
[0027](3)将氨水溶液、磷酸二氢铵和双氧水的混合溶液并流加入到90℃镍铁浸出液中，加入的时间为1h。滴加适量氨水，控制溶液的pH在1.56；
[0028](4)将反应后的固液混合物体系温度控制在95℃，陈化2h，过滤后得到白色的二水磷酸铁和镍溶液；
[0029](5)将过滤得到的二水磷酸铁进行洗涤、过滤、烘干，得到二水磷酸铁产品。
[0030]对比例1
[0031]对比例1与实施例1的区别在于步骤2中，先加入68.2mL的双氧水，再加800ml浓度为1mol/L的磷酸二氢铵溶液，最后加入适量氨水调节pH至1.56。整个过程料液加入时间以及反应时间与实施例1保持一致。
[0032]对比例2
[0033]对比例2与实施例1的区别在于步骤2中反应温度为40℃。
[0034]实施例2
[0035](1)将镍含量为10wt％、铁含量为90wt％的镍铁合金粉末用硫酸溶液浸出，加热到60℃搅拌后，得到镍铁浸出液，浸出液中镍元素的含量为10g/L，铁元素含量为60g/L；
[0036](2)配制磷酸和双氧水的混合溶液以及氨的质量浓度为10％的氨水溶液；
[0037](3)将镍铁浸出液加热搅拌，控制浸出液温度为70℃，将步骤(2)中的磷源和双氧水的混合溶液、氨水溶液并流加入到镍铁浸出液中，加入的时间为0.5h，控制铁元素与加入的磷元素的摩尔量的比为0.97，并控制反应终点的pH为1.2；
[0038](4)将步骤(3)反应后的固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将镍铁合金粉末用酸液浸出，加热搅拌后，得到镍铁浸出液；(2)配制磷源和双氧水的混合溶液、以及氨的质量浓度为10
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30％的氨水溶液；(3)将镍铁浸出液加热搅拌，控制浸出液温度为70
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100℃，将步骤(2)中的磷源和双氧水的混合溶液、氨水溶液并流加入到镍铁浸出液中，持续加入0.5
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1.5h，并控制铁元素与加入的磷元素的摩尔量的比为0.97
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1.02，并控制反应终点的pH在1.2
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1.6之间；(4)将步骤(3)反应后的固液混合物体系温度控制在90
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100℃之间，陈化2
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3h，然后过滤得到二水磷酸铁和镍溶液；(5)将过滤得到的二水磷酸铁进行洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张坤，杨幸，李琴香，王文杰，袁文芳，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：