正八面体磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料和磷酸铁锂电池技术

本申请提供了一种正八面体磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料和磷酸铁锂电池，正八面体磷酸铁的制备方法包括：获得含有磷酸盐和亚铁盐的混合溶液A，混合溶液A为酸性溶液；将混合溶液A与氧化剂混合，混合溶液A中的亚铁离子被氧化成三价铁离子，得到浆料A；将浆料A与磷酸溶液混合，在加热条件下进行反应，得到浆料B；将浆料B进行固液分离处理、洗涤处理、干燥处理和煅烧处理后，得到正八面体磷酸铁。本申请提供的正八面体磷酸铁的制备方法，过程无需恒温条件，也无需将温度控制在一个特定温度，可以通过反应条件较为温和的共沉淀法制备出正八面体磷酸铁。出正八面体磷酸铁。出正八面体磷酸铁。

【技术实现步骤摘要】
正八面体磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料和磷酸铁锂电池


[0001]本申请属于电极材料
，更具体地说，是涉及正八面体磷酸铁及其制备方法、磷酸铁锂正极材料和磷酸铁锂电池。

技术介绍

[0002]现有技术所制备的磷酸铁，其形貌以球形形貌和片状形貌为主，仅有少量技术提及了正八面体磷酸铁的制备。
[0003]现有的一种制备方法提出将氧化石墨烯与铁元素按一定质量比混合，在搅拌过程中加入去离子水和无水乙醇，震荡过程中滴加H2O2，之后在超声条件下加入磷酸盐溶液超声反应，控制Fe:P＝1:2
‑
2.5。之后进行透析，在150℃
‑
200℃下进行水热反应，从而获得正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯材料。
[0004]还有一种制备方法采用以金属表面处理的副产物磷化渣为原料，与草酸等物质混合进行反应制备羟基磷酸铁，进而制备磷酸铁，此方法需要严格控制反应温度，过高或过低的温度都无法制得正八面体磷酸铁，例如100℃时，所制成的磷酸铁呈短棒状；150℃时，所制成的磷酸铁呈球状、短棒状；200℃时所制成的磷酸铁虽呈正八面体状，但棱角不明、表面破碎严重，唯有180℃下所制备的磷酸铁才呈现出完整的正八面体形貌。
[0005]现有的制备方法需要恒温条件或者需要严格控制在一个温度下才能制成正八面体磷酸铁，反应条件比较苛刻。

技术实现思路

[0006]基于此，本申请的一个目的是提供一种正八面体磷酸铁的制备方法，以解决现有技术中存在的现有的制备方法需要需要恒温条件或者需要严格控制在一个温度下才能制成正八面体磷酸铁，反应条件比较苛刻的技术问题。
[0007]本申请的又一目的是提供一种正八面体磷酸铁。
[0008]本申请的又一目的是提供一种磷酸铁锂正极材料。
[0009]本申请的再一目的是提供一种磷酸铁锂电池。
[0010]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
[0011]一种正八面体磷酸铁的制备方法，包括：
[0012]获得含有磷酸盐和亚铁盐的混合溶液A，混合溶液A为酸性溶液；
[0013]将混合溶液A与氧化剂混合，混合溶液A中的亚铁离子被氧化成三价铁离子，得到浆料A；
[0014]将浆料A与磷酸溶液混合，在加热条件下进行反应，得到浆料B；
[0015]将浆料B进行固液分离处理、洗涤处理、干燥处理和煅烧处理后，得到正八面体磷酸铁。
[0016]可选地，混合溶液A的pH为1.8
‑
2.5；
[0017]和/或，混合溶液A中的铁元素与磷元素的摩尔比为(5:3)
‑
(5:5)。
[0018]可选地，获得混合溶液A的方法包括：
[0019]获得磷酸盐溶液；
[0020]将磷酸盐溶液和亚铁盐溶液混合，得到混合溶液A。
[0021]可选地，磷酸盐溶液中磷元素的浓度为0.5mol/L
‑
1.5mol/L；
[0022]和/或，磷酸盐溶液的pH为4.5
‑
6.5。
[0023]可选地，制备磷酸盐溶液所采用的原料包括磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的至少一种。
[0024]可选地，亚铁盐溶液中铁元素的浓度为0.5mol/L
‑
1.5mol/L；
[0025]和/或，制备亚铁盐溶液的原料包括硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、铁粉、铁皮中的至少一种。
[0026]可选地，氧化剂包括双氧水、过硫酸钠、过硫酸铵、臭氧、氧气中的至少一种。
[0027]可选地，浆料A中的铁元素与磷酸溶液中的磷酸的摩尔比为(5:1)
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(5:3)；
[0028]和/或，将浆料A与磷酸溶液混合，在加热条件下进行反应的步骤中，加热的温度为80℃
‑
100℃。
[0029]以及，一种正八面体磷酸铁，采用上述任一所述的正八面体磷酸铁的制备方法制成。
[0030]以及，一种磷酸铁锂正极材料，采用上述正八面体磷酸铁。
[0031]以及，一种磷酸铁锂电池，包括上述磷酸铁锂正极材料。
[0032]1、本申请提供的正八面体磷酸铁的制备方法，酸性的混合溶液A使亚铁离子不足以水解或与磷酸根反应形成氢氧化铁或磷酸亚铁沉淀；向混合溶液A中添加氧化剂，二价铁离子被氧化成三价铁离子后，体系中同时形成了由磷酸铁和氢氧化铁组成的共沉淀，进而形成主要成分为具有正八面体结构的(FePO4)4Fe(OH)3·
nH2O的沉淀；此后，再向浆料A中添加磷酸溶液，加热条件下，使得形貌为正八面体(FePO4)4Fe(OH)3·
nH2O前体材料中的Fe(OH)3被转化为FePO4，在转化过程中，沉淀的整体结构框架未发生改变，始终保持着正八面体结构；与现有技术相比，本申请提供的正八面体磷酸铁的制备方法，过程无需恒温条件，也无需将温度控制在一个特定温度，可以通过反应条件较为温和的共沉淀法制备出正八面体磷酸铁；
[0033]2、本申请提供的正八面体磷酸铁的振实密度高于常规形貌的磷酸铁的振实密度，可作为磷酸铁锂电池正极材料的理想前驱体；
[0034]3、本申请提供的磷酸铁锂正极材料，以上述正八面体磷酸铁作为前驱体材料制成，制成的磷酸铁锂正极材料应用于磷酸铁锂电池，可降低磷酸铁锂电池的生产成本。
附图说明
[0035]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0036]图1为本申请实施例1制备的正八面体磷酸铁的微观形貌的扫描电镜图；
[0037]图2为本申请实施例2制备的正八面体磷酸铁的微观形貌的扫描电镜图；
[0038]图3为本申请实施例3制备的正八面体磷酸铁的微观形貌的扫描电镜图；
[0039]图4为本申请对比例1制备的磷酸铁的微观形貌的扫描电镜图。
具体实施方式
[0040]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
[0041]本申请实施例提供了一种正八面体磷酸铁的制备方法，包括：
[0042]S10：获得含有磷酸盐与亚铁盐溶的混合溶液A，混合溶液A为酸性溶液。
[0043]酸性的混合溶液A使亚铁离子不足以水解或与磷酸根反应形成氢氧化铁或磷酸亚铁沉淀，保持亚铁离子的状态。
[0044]可选地，混合溶液A的pH为1.8
‑
2.5，若混合溶液A的pH高于2.5，可能会导致氢氧化亚铁、磷酸亚铁沉淀的产生；若混合溶液A的pH低于1.8，可能会导致后续在加入氧化剂将亚铁离子氧化成铁离子的过程中，铁离子的水解反应完全受到抑制，全部的铁离子均以磷酸铁的形式沉淀，最终形成片状形貌的磷酸铁。所以混合溶液A的pH选为1.8
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2.5，令溶液的亚铁离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正八面体磷酸铁的制备方法，其特征在于：包括：获得含有磷酸盐和亚铁盐的混合溶液A，所述混合溶液A为酸性溶液；将所述混合溶液A与氧化剂混合，所述混合溶液A中的亚铁离子被氧化成三价铁离子，得到浆料A；将所述浆料A与磷酸溶液混合，在加热条件下进行反应，得到浆料B；将所述浆料B进行固液分离处理、洗涤处理、干燥处理和煅烧处理后，得到正八面体磷酸铁。2.如权利要求1所述的正八面体磷酸铁的制备方法，其特征在于：所述混合溶液A的pH为1.8
‑
2.5；和/或，所述混合溶液A中的铁元素与磷元素的摩尔比为(5:3)
‑
(5:5)。3.如权利要求1所述的正八面体磷酸铁的制备方法，其特征在于：获得所述混合溶液A的方法包括：获得磷酸盐溶液；将所述磷酸盐溶液和亚铁盐溶液混合，得到所述混合溶液A。4.如权利要求3所述的正八面体磷酸铁的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐溶液中磷元素的浓度为(0.5
‑
1.5)mol/L；和/或，所述磷酸盐溶液的pH为4.5
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6.5。5.如权利要求3或4所述的正八面体磷酸铁的制备方法，其特征在于：制备所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：童秋桃，刘敏，马越，侯愉婷，
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：