一种利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，先将磷酸氢钙和硫酸溶液混合反应，经过滤后分别获得粗磷酸溶液，调节粗磷酸溶液的pH值至3

【技术实现步骤摘要】
一种利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法


[0001]本专利技术属于磷酸铁制备领域，尤其涉及一种利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]随着国家对新能源汽车的推广应用和储能电池的发展，磷酸铁锂的需求量也将急剧增长。目前，磷酸铁锂的制备大多采用以磷酸铁为前驱物原料，使得磷酸铁锂质量主要受磷酸铁的品质与纯度的影响。铁磷比是衡量磷酸铁品质最关键的指标，也是决定磷酸铁锂品质最关键的因素。因此，提高铁磷比并控制好磷酸铁的杂质含量对保证磷酸铁锂的品质及提升电池性能具有重要意义。现有技术中通常能够有效去除磷酸铁成品中的杂质，但所制备的磷酸铁的铁磷比通常在0.96
‑
0.97，很难达到接近1的成效，品质仍旧亟待提升。
[0003]由此，现亟需一种能够在有效控制好磷酸铁的杂质含量的基础上，同时提高磷酸铁成品中的品质，以获得铁磷比接近1的高品质磷酸铁。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种利用磷酸氢钙制备磷酸铁的方法，该方法能够在有效控制好磷酸铁杂质含量的基础上，同时提高磷酸铁成品的品质，以获得铁磷比接近1的高品质磷酸铁。
[0005]技术方案：本专利技术利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，包括如下步骤：
[0006](1)将磷酸氢钙和硫酸溶液混合反应，经过滤后分别获得硫酸钙沉淀和粗磷酸溶液；
[0007](2)采用碱液调节粗磷酸溶液的pH值至3
‑
5，于40
‑/>100℃条件下反应0.5
‑
4h，过滤获得精制磷酸；
[0008](3)按磷、铁摩尔比1.02
‑
1.08:1将精制磷酸和铁源混合后加入氧化剂，并调节pH至1.5
‑
2，经升温、陈化、洗涤、干燥和烧结后，制得该低杂质、高铁磷比的磷酸铁。
[0009]本专利技术在制备时通过在调节粗磷酸溶液的pH值至3
‑
5反应后，即按照磷、铁摩尔比1.02
‑
1.08:1将精制磷酸和铁源直接混合，并于pH 1.5
‑
2条件下进行充分反应，进而能够在去除杂质的同时，提高磷酸铁的铁磷比，以获得铁磷比接近1的高品质磷酸铁。
[0010]进一步说，该制备方法的步骤(1)中，所述硫酸溶液和磷酸氢钙的液固比为2
‑
6:1，硫酸根与钙的摩尔比为1
‑
1.6:1。
[0011]进一步说，该制备方法的步骤(2)中，所述碱液为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或氨水。
[0012]进一步说，该制备方法的步骤(3)中，所述铁源为硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁或硝酸铁，氧化剂为双氧水。
[0013]进一步说，该制备方法的步骤(3)中，所述升温、陈化是升温至70
‑
95℃，陈化
30min
‑
4h。
[0014]进一步说，该制备方法的步骤(3)中，所述干燥是在100
‑
350℃条件下反应30min
‑
2h。
[0015]进一步说，该制备方法的步骤(3)中，所述烧结是在500
‑
800℃条件下反应1
‑
8h。
[0016]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该制备方法基于磷酸氢钙的基础上，采用硫酸进行浸出，再调节粗磷酸溶液的pH值至3
‑
5反应后，即按照磷、铁摩尔比1.02
‑
1.08:1将精制磷酸和铁源直接混合，并于pH 1.5
‑
2条件下进行充分反应，进而能够在去除杂质的同时，提高磷酸铁的铁磷比，以获得铁磷比接近1的高品质磷酸铁。
附图说明
[0017]图1为实施例1制备的磷酸铁的SEM图，该图为磷酸铁在放大200000倍下的SEM图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。
[0019]需说明的是，本专利技术所采用的硫酸的浓度可为80
‑
98％。pH调节剂可为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或氨水。优选可为氢氧化钠溶液或氨水，其中，氢氧化钠溶液的质量分数为4
‑
32％，氨水的质量分数为5
‑
30％。
[0020]实施例1
[0021]该实施例1利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0022](1)按液固比3:1将硫酸溶液和磷酸氢钙混合反应，采用水浴加热于75℃条件下反应1.5h，经过滤后分别获得硫酸钙沉淀和粗磷酸溶液；其中，硫酸根与钙的摩尔比为1
‑
1.2:1；
[0023](2)采用氢氧化钠调节粗磷酸溶液的pH值至3.5，于75℃条件下搅拌继续反应1h，过滤获得精制磷酸；
[0024](3)测量精制磷酸中的P含量，并按磷、铁摩尔比1.02:1将精制磷酸和硫酸亚铁混合后加入双氧水，并调节pH至1.8，升温至85℃后陈化1h，洗涤后于250℃条件下反应1h，最后于650℃条件下烧结反应5h，制得该低杂质、高铁磷比的磷酸铁。
[0025]性能检测1：结构表征
[0026]将本实施例1制备的磷酸铁进行电镜分析，所获得的结果如下图1所示，磷酸铁呈堆片状纳米结构，粒径在50
‑
550nm之间。
[0027]实施例2
[0028]该实施例2利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0029](1)按液固比2:1将硫酸溶液和磷酸氢钙混合反应，采用水浴加热于50℃条件下反应4h，经过滤后分别获得硫酸钙沉淀和粗磷酸溶液；其中，硫酸根与钙的摩尔比为1.2
‑
1.6:1；
[0030](2)采用氨水调节粗磷酸溶液的pH值至3.5，于40℃条件下搅拌继续反应4h，过滤获得精制磷酸；
[0031](3)测量精制磷酸中的P含量，并按磷、铁摩尔比1.02:1将精制磷酸和硫酸铁混合后加入双氧水，并调节pH至1.5，升温至70℃后陈化4h，洗涤后于350℃条件下反应30min，最后于500℃条件下烧结反应8h，制得该低杂质、高铁磷比的磷酸铁。
[0032]实施例3
[0033]该实施例3利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0034](1)按液固比将硫酸溶液和磷酸氢钙混合反应，采用水浴加热于50℃条件下反应4h，经过滤后分别获得硫酸钙沉淀和粗磷酸溶液；其中，硫酸根与钙的摩尔比为1
‑
1.6:1；
[0035](2)采用碳酸钠调节粗磷酸溶液的pH值至3.5，于100℃条件下搅拌继续反应0.5h，过滤获得精制磷酸；
[0036](3)测量精制磷酸中的P含量，并按磷、铁摩尔比1.02:1将精制磷酸和硝酸亚铁混合后加入双氧水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将磷酸氢钙和硫酸溶液混合反应，经过滤后分别获得硫酸钙沉淀和粗磷酸溶液；(2)采用碱液调节粗磷酸溶液的pH值至3
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5，于40
‑
100℃条件下反应0.5
‑
4h，过滤获得精制磷酸；(3)按磷、铁摩尔比1.02
‑
1.08:1将精制磷酸和铁源混合后加入氧化剂，并调节pH至1.5
‑
2，经升温、陈化、洗涤、干燥和烧结后，制得该低杂质、高铁磷比的磷酸铁。2.根据权利要求1所述利用利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述硫酸溶液和磷酸氢钙的液固比为2
‑
6:1，硫酸根与钙的摩尔比为1
‑
1.6:1。3.根据权利要求1所述利用利用磷酸氢钙制备低杂质、高铁磷比磷酸铁的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽媛，同小博，王杨帅，
申请(专利权)人：贝特瑞天津纳米材料制造有限公司，
类型：发明
国别省市：