磷酸氢二铵的制备方法及电池正极材料技术

本申请提供一种磷酸氢二铵的制备方法及电池正极材料，磷酸氢二铵的制备方法包括：将肥料级磷铵盐溶解、过滤，获得溶液Ⅰ；往溶液Ⅰ中加入酒石酸反应并过滤，获得溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ通过阳离子交换树脂进行净化，得到溶液Ⅲ；将溶液Ⅲ蒸发浓缩，调节溶液Ⅲ的pH值大于或等于7，冷却结晶获得磷酸氢二铵。本申请提供的磷酸氢二铵的制备方法以价格较低的肥料级磷铵盐为原料，制备出纯度、使用价值较高的磷酸氢二铵产品，工艺简单、过程易控制、易于实现工业化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
磷酸氢二铵的制备方法及电池正极材料


[0001]本申请涉及磷酸铵盐制备领域，特别涉及一种磷酸氢二铵的制备方法及电池正极材料。

技术介绍

[0002]磷作为重要的战略资源，在工业和农业上都有着不可代替的作用，有着很高的经济价值。磷铵盐是磷的重要产品，由于材料科学与材料应用的发展需要，往往要求高纯及超高纯产品，精细化工所用的高纯度磷铵盐需求量不断增大，而普通的磷铵盐例如肥料级磷铵盐含有较多杂质，特别是含有难以去除的钾离子或钠离子，限制了低端产品磷铵盐在制备电池正极材料等领域上的应用。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种磷酸氢二铵的制备方法及电池正极材料，采用本申请中的磷酸氢二铵的制备方法工艺简单、过程易控制、易于实现工业化，且制备出的磷酸氢二铵产品纯度高，可用于制备电池正极材料。
[0004]第一方面，本申请提供一种磷酸氢二铵的制备方法，包括：将磷铵盐溶解、过滤，获得溶液Ⅰ；往溶液Ⅰ中加入酒石酸，过滤，获得溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ通过阳离子交换树脂进行净化，得到溶液Ⅲ；将溶液Ⅲ蒸发浓缩，调节溶液Ⅲ的pH值大于或等于7，冷却结晶获得磷酸氢二铵。
[0005]本申请提供的磷酸氢二铵的制备方法以价格较低的磷铵盐为原料，对磷铵盐中的杂质离子，特别是溶解性强、不易通过沉淀法去除的离子进行有效去除，制备出纯度、使用价值较高的磷酸氢二铵产品，工艺简单、过程易控制、易于实现工业化，所制备的磷酸氢二铵产物的性能符合电池用磷酸氢二铵的国家标准，使磷酸氢二铵能产生更好的社会经济效益，为磷化工的发展带来新的机遇。<br/>[0006]在一实施方式中，磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的质量分数大于0.005％。
[0007]在一种可能的实现方式中，酒石酸与磷铵盐的质量比为(20
‑
80)∶100。在此范围内，可同时实现铵根离子、钾离子和钠离子的有效去除及较低的成本。
[0008]在一种可能的实现方式中，往溶液Ⅰ中加入酒石酸，过滤，获得溶液Ⅱ，包括：将所述溶液Ⅰ加热并维持至70℃至90℃；加入酒石酸反应至少1小时；过滤获得溶液Ⅱ。加热溶液Ⅰ有利于酒石酸与溶液Ⅰ中的铵根离子，不仅可使酒石酸反应充分，且可以加快反应速率，高效降低溶液Ⅰ中的铵根离子的浓度，将溶液Ⅰ的加热温度控制在70℃至90℃范围内，可实现酒石酸的充分反应及降低能耗。
[0009]在一种可能的实现方式中，将磷铵盐溶解、过滤的方法包括：往磷铵盐中加水并加热溶解；加入活性炭，所述活性炭与所述磷铵盐的质量比为(0.3
‑
0.5)∶100；冷却后过滤获得溶液Ⅰ。活性炭可用于除去难溶及难过滤杂质。
[0010]在一种可能的实现方式中，调节溶液Ⅲ的pH值大于或等于7中，所述溶液Ⅲ的pH值
小于或等于9。
[0011]在一种可能的实现方式中，阳离子交换树脂与磷铵盐的质量比为(0.8
‑
2)∶1。可保证溶液Ⅱ在树脂中具有较好的流动性，且可提高钾离子、钠离子的去除率，以提高磷酸氢二铵产品的性能。
[0012]在一种可能的实现方式中，磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的质量分数小于或等于0.2％，往溶液Ⅰ中加入酒石酸反应并过滤中，酒石酸与磷铵盐的质量比为(20
‑
45)∶100。磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的含量较低，可将酒石酸的用量减小，在降低成本的同时，也不影响后续去除溶液Ⅰ中的钾离子和/或钠离子。
[0013]在一种可能的实施方式中，磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的质量分数大于0.2％，往溶液Ⅰ中加入酒石酸反应并过滤中，酒石酸与磷铵盐的质量比为(45
‑
80)∶100。磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的含量较高，可将酒石酸的用量增加，以提高后续去除溶液Ⅰ中的钾离子和/或钠离子的效率。
[0014]在一种可能的实现方式中，阳离子交换树脂为胺型阳离子交换树脂。
[0015]在一种可能的实现方式中，将溶液Ⅱ通过阳离子交换树脂进行处理，溶液Ⅱ在阳离子交换树脂内的流速小于或等于3m/h，冷却结晶时的降温速率为5
‑
15℃/h。
[0016]在一种可能的实现方式中，溶液Ⅲ冷却结晶时的降温速率为5
‑
15℃/h。
[0017]第二方面，本申请提供一种电池正极材料，电池正极材料的原料包括由上任一项所述的磷酸氢二铵的制备方法制备而成的磷酸氢二铵。
[0018]本申请中，通过加入酒石酸，酒石酸中的
‑
COOH与溶液Ⅰ中的NH
4+
进行置换，成为
‑
COONH4，使获得的溶液Ⅱ中NH
4+
离子的浓度降低，在通过阳离子交换树脂处理溶液Ⅱ时，减少铵根离子与钾离子和/或钠离子的竞争参与阳离子交换吸附，提高了阳离子交换树脂对钾离子和/或钠离子及其他杂质阳离子的吸附效果，使制备出的磷酸氢二铵产品纯度大于99％，产率高于70％，除钾率和/或除钠率大于99％，磷酸氢二铵产品含钾量及含钠量低，制得产物磷酸氢二铵产物的性能符合电池用磷酸氢二铵的国家标准，使磷酸氢二铵能产生更好的社会经济效益，为磷化工的发展带来新的机遇。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。
[0020]图1是本申请一实施方式提供的工艺流程图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0022]为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
[0023]ppm：为parts per million的缩写，指百万分率或百万分之一。
[0024]质量分数：指混合物中某种物质质量占总质量的百分比。
[0025]纯度：指含有纯物质的质量分数。
[0026]磷作为重要的战略资源，在工业和农业上都有着不可代替的作用，有着很高的经济价值。磷的重要产品包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵及磷酸三铵等，可应用在阻燃剂、灭火剂、分散剂、分析试剂以及废水、金属处理等，市场前景广阔。由于材料科学与材料应用的发展需要，往往要求高纯及超高纯产品，例如磷酸氢二铵作为磷源用于合成电池正极材料时，磷酸氢二铵的纯度需大于99％，而普通的、价格较低的磷铵盐例如肥料级磷铵盐含有较多的钾、钠等杂质，限制了磷铵盐的应用。
[0027]随着新能源行业的兴起，市场对于磷酸铁锂等电池正极材料的需求量不断增加，另外由于锂动力电池对原料的杂质含量要求越来愈高，钾元素和钠元素的含量被限制得很低，由于钾元素和钠元素本身相对质量相较锂元素而言比较高，因此磷酸铁锂等正极材料中如果含有较高的钾元素和钠元素，会造成克容量降低，另外，由于钾离子和钠离子的半径比锂离子大，这不仅影响了锂离子在电极中的输运,而且容易对电极材料的结构造成一些不可逆的破坏,进而导致较差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸氢二铵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将磷铵盐溶解、过滤，获得溶液Ⅰ；往所述溶液Ⅰ中加入酒石酸，过滤，获得溶液Ⅱ；将所述溶液Ⅱ通过阳离子交换树脂进行净化，得到溶液Ⅲ；将所述溶液Ⅲ蒸发浓缩，调节溶液Ⅲ的pH值大于或等于7，冷却结晶获得磷酸氢二铵。2.根据权利要求1所述的磷酸氢二铵的制备方法，其特征在于，所述酒石酸与所述磷铵盐的质量比为(20
‑
80)∶100；和/或所述磷铵盐中的钾元素和/或钠元素的质量分数大于0.005％。3.根据权利要求1所述的磷酸氢二铵的制备方法，其特征在于，所述往所述溶液Ⅰ中加入酒石酸，过滤，获得溶液Ⅱ，包括：将所述溶液Ⅰ加热并维持至70℃至90℃；加入酒石酸反应至少1小时；过滤获得溶液Ⅱ。4.根据权利要求1所述的磷酸氢二铵的制备方法，其特征在于，所述将磷铵盐溶解、过滤的方法包括：往磷铵盐中加水并加热溶解；加入活性炭，所述活性炭与所述磷铵盐的质量比为(0.3
‑
0.5)∶100；冷却后过滤获得溶液Ⅰ。5.根据权利要求1所述的磷酸氢二铵的制备方法，其特征在于，所述调节溶液Ⅲ的pH值大于或等于7中，所述溶液Ⅲ的pH值小于或等于9。6.根据权利要求1所述的磷酸氢二铵的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣益，张耀滔，孔令涌，李意能，张胜象，陈燕玉，陈振绳，张俊，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：