一种高压实磷酸铁材料及其制备方法技术

本申请公开了一种高压实磷酸铁材料及其制备方法，包括：配制含磷酸根源、亚铁离子源、第一pH调节剂的第一混合物体系，第一混合物体系经过第一反应得到含无定型八水磷酸亚铁反应前体的第一浆料；向第一浆料中加入第二pH调节剂得到第二浆料，第二浆料呈酸性；向第二浆料中加入氧化性物质进行第二反应，得到二水磷酸铁材料。本申请的高压实磷酸铁材料的制备方法可实现对反应体系中铁离子和磷酸根离子过饱和度的精准调控。通过本申请的制备方法最终得到致密堆积、一次粒子较大、具有规则多面体微观形貌的二水磷酸铁材料。本申请的制备方法各反应条件稳定可控，可实现产业化应用。可实现产业化应用。可实现产业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高压实磷酸铁材料及其制备方法


[0001]本申请属于新能源材料制备
，具体涉及一种高压实磷酸铁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前制备高压实磷酸铁产品的主要方法有：(1)通过调控溶液过饱和度，首先以爆发成核形式生成大量晶核，接着使磷酸铁沉淀缓慢析出，以晶核为中心逐渐堆积生长，最终形成致密堆积的二水磷酸铁粒子。过滤洗涤后，经过程序干燥煅烧，制备无水磷酸铁。但是这种方法中成核初期溶液过饱和度的控制比较困难，容易出现过饱和度过大或过小情形，导致磷酸铁成核速率过快或过慢，造成一次粒子数目过多或过少。当一次粒子过多时，粒子之间粘接较多，进而孔隙较多，不利于制备高压实磷酸铁；当一次粒子过少时，粒子容易生长过大，粒子之间粘接较少，孔隙较大，也不利于制备高压实磷酸铁。(2)通过调控反应体系中不同反应的速率，生成不同的反应前体，接着使反应前体发生物相转变，形成致密堆积的二水磷酸铁粒子；过滤洗涤后，经过程序干燥煅烧，制备无水磷酸铁。但是这种方法中湿法合成阶段制得的反应前体通常难以严格确定组成，存在较大的产品品质管控风险，此外，部分涉及反应前体的工艺中需要引入额外的分离步骤，导致生产效率大大降低，降低了方法的实际价值。(3)通过向共沉淀体系中引入合适的碳源、钛源等，制备前置掺入碳或钛等杂元素的二水磷酸铁粒子；过滤洗涤后，经过程序干燥煅烧，制备掺杂无水磷酸铁。但是这种制备方法对装备和过程控制的要求很高，当前仍处于探索阶段，缺乏产业化实例。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高压实磷酸铁材料及其制备方法，以解决现有高压实磷酸铁材料制备过程中溶液过饱和度控制困难、生产成本高、产业化困难的技术问题。
[0004]为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种高压实磷酸铁材料的制备方法，包括：
[0005]配制含磷酸根源、亚铁离子源、第一pH调节剂的第一混合物体系，所述第一混合物体系经过第一反应得到含无定型八水磷酸亚铁反应前体的第一浆料；
[0006]向所述第一浆料中加入第二pH调节剂得到第二浆料，所述第二浆料呈酸性；
[0007]向所述第二浆料中加入氧化性物质进行第二反应，得到二水磷酸铁材料。
[0008]进一步地，所述第一混合物体系的pH为2.8～12，氧化还原电位为
‑
0.8～0.24V。
[0009]进一步地，所述第一pH调节剂为磷酸、硫酸、盐酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的至少一种。
[0010]进一步地，所述第二浆料的pH为
‑
0.5～1.5。
[0011]进一步地，所述第二pH调节剂为硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种。
[0012]进一步地，所述第一混合物体系中还加入有还原性物质。
[0013]进一步地，所述还原性物质为抗坏血酸、聚乙二醇、丙酮、乙醇中的至少一种。
[0014]进一步地，所述氧化性物质为双氧水、次氯酸钠、氧气中的至少一种。
[0015]进一步地，所述第一混合物体系中铁元素与磷元素的摩尔比为(3～3.1)：2；和/或
[0016]所述第一反应的温度为15～35℃，反应时间为0.5～2h；和/或
[0017]所述第二反应的温度为85～94℃，反应时间为1～3h。
[0018]本申请的第二方面，提供了由本申请制备方法得到的磷酸铁材料。
[0019]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0020]本申请的高压实磷酸铁材料的制备方法在不额外增加相关设备的基础上，通过控制合成条件在第一混合物体系中原位生成无定型八水磷酸亚铁反应前体，之后通过控制第二浆料的pH来控制无定型八水磷酸亚铁反应前体的溶解速率，进而调控反应体系中磷酸根和亚铁离子的浓度；之后通过加入氧化性物质实现对反应体系中铁离子和磷酸根离子过饱和度的精准调控。通过本申请的制备方法最终得到致密堆积、一次粒子较大、具有规则多面体微观形貌的二水磷酸铁材料。本申请的高压实磷酸铁材料粒子尺寸分布均匀且粒径适中，适用于制备高性能的磷酸铁锂材料。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0022]图1为本申请实施例1提供的一种高压实磷酸铁材料的SEM图；
[0023]图2为本申请实施例7提供的一种高压实磷酸铁材料的SEM图；
[0024]图3为本申请实施例8提供的一种高压实磷酸铁材料的SEM图；
[0025]图4为本申请对比例1提供的一种磷酸铁材料的SEM图；
[0026]图5为本申请实施例提供的Fe
‑
P
‑
H2O系电位
‑
pH图。
具体实施方式
[0027]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0029]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b，或c中的至少一项(个)”，或，“a，b，和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a
‑
b(即a和b)，a
‑
c，b
‑
c，或a
‑
b
‑
c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
[0030]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内
在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0031]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0032]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实磷酸铁材料的制备方法，其特征在于，包括：配制含磷酸根源、亚铁离子源、第一pH调节剂的第一混合物体系，所述第一混合物体系经过第一反应得到含无定型八水磷酸亚铁反应前体的第一浆料；向所述第一浆料中加入第二pH调节剂得到第二浆料，所述第二浆料呈酸性；向所述第二浆料中加入氧化性物质进行第二反应，得到二水磷酸铁材料。2.如权利要求1所述的一种高压实磷酸铁材料的制备方法，其特征在于，所述第一混合物体系的pH为2.8～12，氧化还原电位为
‑
0.8～0.24V。3.如权利要求1或2所述的一种高压实磷酸铁材料的制备方法，其特征在于，所述第一pH调节剂为磷酸、硫酸、盐酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的至少一种。4.如权利要求1所述的一种高压实磷酸铁材料的制备方法，其特征在于，所述第二浆料的pH为
‑
0.5～1.5。5.如权利要求1或4所述的一种高压实磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯愉婷，童秋桃，夏捷，陈钊，
申请(专利权)人：浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：