一种利用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利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法属于锂离子电池前驱体的制备技术领域，包括以下步骤：向镍铁合金粉中加入酸液，加热酸溶，过滤，得到浸出液；向浸出液中加入络合剂、磷酸铁晶种、磷酸、氧化剂，加热搅拌，陈化，过滤，得到二水磷酸铁沉淀；二水磷酸铁沉淀用热水洗涤，得到粗二水磷酸铁；将粗二水磷酸铁与还原剂混合均匀，而后在加热条件下进行固相氧化反应，得到电池级磷酸铁。本发明专利技术通过先对镍铁合金进行加热酸溶，而后与络合剂、磷酸铁晶种、磷酸、氧化剂进行反应，陈化，得到二水磷酸铁沉淀，再用热水洗涤，最后与还原剂混合进行固相氧化反应，制备得到了电池级磷酸铁。酸铁。

【技术实现步骤摘要】
一种利用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
，具体涉及一种利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂具有高安全性、低成本的特点，目前已成为动力电池正极材料的不二选择。因此，其重要原材料磷酸铁也受到市场青睐，销售价格不断上涨，掀起电池级磷酸铁生产热潮。
[0003]目前电池级磷酸铁主要通过以下两种方案生产，一种为亚铁氧化沉淀法，即利用廉价亚铁盐为铁源，补充双氧水氧化亚铁得到三价铁，再与相应磷源反应达到二水磷酸铁；另一种为碱液沉淀法，即利用氨水和其他碱液调节并稳定溶液pH,加入磷酸与相应铁源进行均相沉淀反应，得到二水磷酸铁，后续再经洗涤、干燥、煅烧脱水后得到电池级磷酸铁。
[0004]在实际生产过程中，由于二水磷酸铁粒径较小容易吸附大量SO
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，需要大量、多次纯水洗涤，并且还需长时、高温煅烧深度脱硫。而采用碱液沉淀法会生成碱式磷酸铁铵，相较于氧化亚铁沉淀法更易于在煅烧过程中深度脱硫，但仍需更多纯水洗涤除去多余的铵根，若是在镍铁合金浸出液中合成电池级磷酸铁，更需要考虑镍杂质对磷酸铁产品的影响，因此急需开发一种适应镍铁溶液、能够高效脱镍脱硫、节约洗水的电池级磷酸铁制备工艺。
[0005]相关技术公开了一种镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其通过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，从而制备得到二水磷酸铁，但其在反应必须严格在1.2～1.6pH下进行，同时其洗水量较大(为二水磷酸铁的36倍)，导致成本显著提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，所述的磷酸铁达到电池级，且本专利技术的制备成本低，能够有效节约洗水量，高效脱硫，转化率高。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0008]一种利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，包括以下步骤：
[0009]向镍铁合金粉中加入酸液，加热酸溶，过滤，得到浸出液；
[0010]向浸出液中加入络合剂、磷酸铁晶种、磷酸、氧化剂，加热搅拌，陈化，过滤，得到二水磷酸铁沉淀；
[0011]二水磷酸铁沉淀用热水洗涤，得到粗二水磷酸铁；
[0012]将粗二水磷酸铁与还原剂混合均匀，而后在加热条件下进行固相氧化反应，得到电池级磷酸铁。
[0013]作为本专利技术的优选实施方案，所述酸液包括硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液中的至少一种，所述的酸液的摩尔浓度为0.5～3mol/L。
[0014]作为本专利技术的优选实施方案，所述酸溶的温度为30～80℃，酸溶时间为2～4h。
[0015]作为本专利技术的优选实施方案，所述络合剂包括质量分数为20～40％的氨水溶液、质量分数为8～15％的柠檬酸溶液中的至少一种，所述浸出液与络合剂的体积比为1：0.001～0.01。
[0016]作为本专利技术的优选实施方案，所述磷酸铁晶种的加入量为理论生成磷酸铁质量的5～15％。
[0017]作为本专利技术的优选实施方案，加入所述磷酸，使浸出液中磷元素摩尔量为铁元素摩尔量的1～1.2倍。
[0018]作为本专利技术的优选实施方案，所述氧化剂加入量为浸出液中亚铁离子摩尔含量的0.6
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0.8倍。
[0019]作为本专利技术的优选实施方案，所述热水的温度为60～80℃，洗涤时间为15～30min，且所述热水与二水磷酸铁沉淀的质量比为5～15：1。
[0020]作为本专利技术的优选实施方案，所述还原剂包括氯化铵、硫酸铵中的至少一种，所述粗二水磷酸铁与还原剂的质量比为1：0.005～0.1。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，所述固相氧化反应的温度为600～800℃，时间为2～4h。
[0022]本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过先对镍铁合金进行加热酸溶，而后与络合剂、磷酸铁晶种、磷酸、氧化剂进行反应，陈化，得到二水磷酸铁沉淀，再用热水洗涤，最后与还原剂混合进行固相氧化反应，制备得到了电池级磷酸铁；(2)本专利技术通过加入络合剂，能够与镍离子形成[Ni(NH3)4]2+
基团，能够有效的除去镍离子，避免镍离子在磷酸铁制备过程中进入磷酸铁晶格，减少镍离子被磷酸铁吸附的可能性；(3)本专利技术通过加入磷酸铁晶种(即电池级磷酸铁)，一方面可以提高浸出液中过饱和度，使得更易生成磷酸铁沉淀，提高反应转化率，另外一方面，提供磷酸铁晶核，使得浸出液中晶粒可以均相成核，增大晶体粒径，减少SO
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吸附的概率；(4)本专利技术通过热水洗涤磷酸铁，可有效降低沉淀中镍离子含量，并大幅度降低洗水用量，有效的降低成本；(5)本专利技术在固相氧化反应过程中加入还原剂，进行高温固相氧化还原反应，促进SO
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转化为SO2排出，从而有效的促进硫杂质的脱除。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0025]如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和全部组合。“或”意味着“和/或”。如本文中使用的，单数形式“一个(种)(a，an)”和“该(所述)”意图包括复数形式，包括“至少一个(种)”，除非内容清楚地另外指明。“至少一个(种)”不应被解释为限制“一个(种)”。表述例如“...的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表而不修饰该列表的单独要素。将进一步理解，术语“包括”或“包含”用在本说明
书中时，表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件(要素)、和/或组分，但不排除存在或增加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件(要素)、组分、和/或其集合。
[0026]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0027]本专利技术所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0028]本专利技术实施例提供了一种利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，包括以下步骤：
[0029]向镍铁合金粉中加入酸液，加热酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：向镍铁合金粉中加入酸液，加热酸溶，过滤，得到浸出液；向浸出液中加入络合剂、磷酸铁晶种、磷酸、氧化剂，加热搅拌，陈化，过滤，得到二水磷酸铁沉淀；二水磷酸铁沉淀用热水洗涤，得到粗二水磷酸铁；将粗二水磷酸铁与还原剂混合均匀，而后在加热条件下进行固相氧化反应，得到电池级磷酸铁。2.根据权利要求1所述的利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述酸液包括硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液中的至少一种，所述的酸液的摩尔浓度为0.5～3mol/L。3.根据权利要求1所述的利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述酸溶的温度为30～80℃，酸溶时间为2～4h。4.根据权利要求1所述的利用镍铁合金制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述络合剂包括质量分数为20～40％的氨水溶液、质量分数为8～15％的柠檬酸溶液中的至少一种，所述浸出液与络合剂的体积比为1：0.001～0.01。5.根据权利要求1所述的利用镍铁合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金超，周振东，刘少葵，刘勇奇，巩勤学，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：