利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用。所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法包括：磷肥与水混合均匀后进行第一固液分离，除去不溶性杂质，得到磷肥溶液；向磷肥溶液中加入碱进行除杂处理，经第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液；向除杂后的磷铵溶液中加入氮源至混合物料中的N元素和P元素的摩尔比≥3，结晶析出后进行第三固液分离，得到磷酸铵固体；磷酸铵固体经加热分解后，得到电池级磷酸二氢铵。该方法既可以实现磷肥的高价值利用，又能够降低锂离子电池的生产成本。又能够降低锂离子电池的生产成本。又能够降低锂离子电池的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用。

技术介绍

[0002]磷肥以磷为主要养分的肥料，常见的化学磷肥例如包括过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉等。2007年，我国已经实现了磷肥净出口，产量达到1351万吨，之后更是维持着庞大的产量。随着磷肥产量越来越庞大，需要去库存化，磷肥产品需要向多样化产品、高价值产品方向进行变革。将磷肥进行二次加工后再利用，可以提高其附加值，具有重要意义。
[0003]随着新能源行业的发展，磷酸铁锂以及磷酸锰铁锂材料受到越来越多的关注，同时也带动了上游的锂、磷等原材料的价格上涨，导致锂离子电池及其正极材料的成本上升。
[0004]因此，提供一种低成本的磷肥再加工方法，以使再加工后的磷肥作为锂离子电池的原材料，具有重要意义。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，通过将磷肥再加工制备成锂离子电池正极材料所需的磷酸二氢铵，既可以实现磷肥的高价值利用，又能够有效降低锂离子电池的原材料成本。解决了磷肥产能过剩需要去库存化，以及新能源行业对磷源的迫切需求这两种供需矛盾。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法制得的电池级磷酸二氢铵在制备正极材料中的应用。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本申请提供了一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，包括如下步骤：
[0010]磷肥与水混合均匀后进行第一固液分离，除去不溶性杂质，得到磷肥溶液；
[0011]向所述磷肥溶液中加入碱进行除杂处理，经第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液；
[0012]向所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源至混合物料中的N元素和P元素的摩尔比≥3，结晶析出后进行第三固液分离，得到磷酸铵固体；
[0013]所述磷酸铵固体经加热分解后，得到电池级磷酸二氢铵。
[0014]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述磷肥中的含磷化合物包括磷酸二氢钙、磷酸钙、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的至少一种；
[0015]优选地，所述磷肥中的磷元素的质量分数≥15％。
[0016]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种；
[0017]优选地，加入所述碱调节至所述磷肥溶液的pH为8～12。
[0018]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源的步骤前，还包括：将所述除杂后的磷铵溶液转移至温度为2～10℃的体系中。
[0019]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述氮源包括氨水和/或氨气；
[0020]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述结晶析出的时间为1～60h，优选为12～48h。
[0021]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述加热分解的温度为100～150℃；
[0022]优选地，所述加热分解的时间为6～12h；
[0023]优选地，所述加热分解的终点为物料中的N元素和P元素的摩尔比为1:1。
[0024]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述磷肥与所述水的质量比为1：0.5～3；
[0025]优选地，所述磷肥与水混合的温度为25～120℃；
[0026]优选地，所述磷肥与水混合的时间为3～24h。
[0027]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述电池级磷酸二氢铵中的各杂质元素含量均≤100ppm。
[0028]本申请还提供了如上所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法制得的电池级磷酸二氢铵在制备正极材料中的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030](1)本专利技术所提供的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，以廉价易得的磷肥为原料，实现了磷肥的高价值转变；通过采用加入碱除杂、加入氮源转化磷酸铵并结晶、以及加热分解等特定手段，制得了纯度高、可用于锂离子电池正极材料的电池级磷酸二氢铵，有效降低了生产锂离子电池的原材料成本。
[0031](2)本专利技术所提供的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，不仅除杂效率高、磷的收率高，而且具有操作简单、易行，制备条件温和，工艺流程短，以及适合批量化生产等优点。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。
[0033]图1为本专利技术实施例1提供的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列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，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0035]第一方面，本专利技术提供了一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，包括如下步骤：
[0036]磷肥与水混合均匀后，进行第一固液分离，除去磷肥中的不溶性杂质，得到磷肥溶液。
[0037]其中，磷肥与水混合后，可溶性化合物如磷酸二氢铵和磷酸氢二铵等会溶解在水中，而不溶于水的固体杂质可通过固液分离去除。
[0038]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述磷肥包括农用磷肥。其中，所述农用磷肥例如包括过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉、磷酸铵类肥料等，但不限于此。
[0039]向上述制得的所述磷肥溶液中加入碱，进行除杂处理，使磷肥溶液中的杂质离子形成氢氧化物沉淀，待所述除杂处理完成后进行第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液。
[0040]所述磷肥溶液中含有钙离子、镁离子等杂质金属离子。在加入碱进行所述除杂处理的过程中，磷肥溶液中的杂质如钙离子和镁离子等会与碱反应，生成不溶性氢氧化物沉淀(包括但不限于氢氧化钙沉淀和/或氢氧化镁沉淀)，随后通过固液分离即可将氢氧化物沉淀杂质除去。
[0041]在本专利技术一些具体的实施例中，若磷肥中含有磷酸氢二铵和/或磷酸二氢铵，则在加入碱形成氢氧化物沉淀的同时，混合物料中的磷酸氢二铵和/或磷酸二氢铵会部分或全部转化为磷酸铵(或者说，磷酸氢二铵溶液和/或磷酸二氢铵溶液会部分或全部转变为磷酸铵溶液)。可理解地，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸铵在溶液中均以离子形式存在。
[0042]在本专利技术一些具体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：磷肥与水混合均匀后进行第一固液分离，除去不溶性杂质，得到磷肥溶液；向所述磷肥溶液中加入碱进行除杂处理，经第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液；向所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源至混合物料中的N元素和P元素的摩尔比≥3，结晶析出后进行第三固液分离，得到磷酸铵固体；所述磷酸铵固体经加热分解后，得到电池级磷酸二氢铵。2.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述磷肥中的含磷化合物包括磷酸二氢钙、磷酸钙、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的至少一种；优选地，所述磷肥中的磷元素的质量分数≥15％。3.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种；优选地，加入所述碱调节至所述磷肥溶液的pH为8～12。4.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源的步骤前，还包括：将所述除杂后的磷铵溶液转移至温度为2～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶继尧，刘眠，李意能，郑立聪，李凤，
申请(专利权)人：曲靖市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：