一种磷酸亚锰铁及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种磷酸亚锰铁的制备方法，包括如下步骤：将一定量铁皮或铁粉溶解于磷酸，过滤后得到磷酸二氢亚铁溶液，加入抗氧化剂得到第一中间液；将一定量硫酸锰及硫酸亚铁溶解于所述第一中间液，得到第二中间液；将所述第二中间液与一定量氨水混合，控制

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸亚锰铁及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电池正极材料制造
，尤其涉及一种磷酸亚锰铁的制备方法
、
由所述制备方法制得的磷酸亚锰铁
、
及所述磷酸亚锰铁在磷酸铁锰锂电池中的应用
。

技术介绍

[0002]磷酸铁锰锂电池材料及前驱体的制备方法，目前已见许多相关报道
。
目前制备磷酸铁锰锂的方法主要有高温固相法
、
溶胶凝胶法和共沉淀法
。
其中，高温固相法使用较为广泛，也较适合工业化生产
。
但固相反应很难控制生成物相的成核速率以及物相离子扩散速率，因此，合成的磷酸铁锰锂的产品一致性较差，颗粒形貌不均匀，粒度分布较宽，而且整个高温固相反应过程中会产生较多的废气污染，主要是
NH3、CO2等
。
为解决上述缺点，采用共沉淀法制备磷酸铁锰前驱体成为人们研究的重点
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种解决目前磷酸亚锰铁中各成分比例不稳定的问题
。
[0004]为达到上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种磷酸亚锰铁的制备方法，包括如下步骤：
[0005]S1、
将一定量铁皮或铁粉溶解于磷酸，过滤后得到磷酸二氢亚铁溶液，加入抗氧化剂得到第一中间液；
[0006]S2、
将一定量硫酸锰及硫酸亚铁溶解于所述第一中间液，得到第二中间液；
[0007]S3、
将所述第二中间液与一定量氨水混合，控制
pH
值并陈化反应一定时间，共沉淀制备得到磷酸亚锰铁
。
[0008]优选地，所述磷酸与所述铁皮或铁粉的摩尔比
n(H3PO4):n(Fe)≥1.5。
[0009]优选地，所述步骤
S2
具体包括，测量所述第一中间液中的铁含量及磷含量，将一定量硫酸锰及硫酸亚铁溶解于所述第一中间液，得到所述第二中间液；其中，所述硫酸锰中的锰元素
n(Mn)
与所述第一中间液中的铁离子及所述硫酸亚铁中铁元素的摩尔之和
n(Fe)
的摩尔比
n(Mn):n(Fe)
＝
2:8
～
8:2
；及
/
或，所述锰元素及所述铁元素的摩尔之和
n(Mn+Fe)
与所述第一中间液中磷元素的摩尔之和
n(P)
的摩尔比
n(Mn+Fe):n(P)
＝
1.4
～
1.5。
[0010]优选地，所述步骤
S3
，具体包括：
[0011]所述第二中间液与氨水单投混合工艺：将所述第二中间液置于反应釜，向所述反应釜滴加氨水调节
pH
值并陈化反应一定时间，共沉淀制备得到磷酸亚锰铁；较佳地，控制
pH
值在7～
8。
[0012]优选地，所述步骤
S3
，具体包括：
[0013]所述第二中间液与氨水混投混合工艺：向反应釜同时滴加所述第二中间液和氨水，控制
pH
值并陈化反应一定时间，共沉淀制备得到磷酸亚锰铁；较佳地，控制
pH
值在7～
8。
[0014]优选地，在所述第二中间液与氨水混投混合工艺中，所述第二中间液和氨水的加料时间大于
1h
；及
/
或，所述陈化反应时间大于
2h
；及
/
或，所述陈化反应温度在
30℃
±
10℃。
[0015]优选地，所述步骤
S3
进一步包括：将所述磷酸亚锰铁进行过滤
、
洗涤
、
干燥
、
闪蒸
、
烧结
、
研磨
、
混料
。
[0016]优选地，所述抗氧化剂包括抗坏血酸；较佳地，所述抗坏血酸与所述铁皮或铁粉的质量比
m(VC):m(Fe)≥0.01。
[0017]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种磷酸亚锰铁，所述磷酸亚锰铁由第一方面所述的制备方法制得
。
[0018]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种第二方面所述的磷酸亚锰铁在磷酸铁锰锂电池中的应用
。
[0019]本专利技术利用铁皮或铁粉加磷酸制备磷酸二氢亚铁溶液为磷酸亚锰铁提供铁源和磷源，不需要再加磷酸二氢铵提供磷源，原料简单，成品杂质含量低
。
本专利技术中磷酸亚锰铁的制备，单投工艺和混投工艺均能满足工艺要求，其中，采用混投工艺，相较于单投工艺，能够获得更高的球形度，元素更均一
。
[0020]本专利技术利用磷酸溶解铁皮或铁粉，能够降低原料的
pH
值，溶解完毕后加入少量抗坏血酸，确保亚铁离子不被氧化
。
[0021]本专利技术加入氨水作为沉淀剂，氨水既可以使锰离子和铁离子沉淀，还可以起到配位作用
。NH
4+
和锰离子及铁离子的配位，通过仿照三元前驱体同时加料的方式，解决了
Mn
2+
、Fe
2+
在磷酸盐不能均匀沉淀的问题，使
Mn
2+
、Fe
2+
在磷酸盐体系中沉淀速率为同一数量级，从化学反应的角度达到了共沉淀的要求，最终获得磷酸亚锰铁中
Mn
，
Fe
，
P
三种元素含量均一，配比稳定
。
[0022]本专利技术制备的磷酸亚锰铁，在合成，洗涤，干燥
、
闪蒸，烧结，混料和包装阶段均在空气气氛下进行
。
附图说明
[0023]为了使本专利技术所解决的技术问题
、
采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚，下面将参照附图详细描述本专利技术的具体实施例
。
但需声明的是，下面描述的附图仅仅是本专利技术的示例性实施例的附图，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他实施例的附图
。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种磷酸亚锰铁的制备方法流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例1制备的磷酸亚锰铁的
SEM
图；
[0026]图
3A
‑
E
为本专利技术实施例1制备的磷酸亚锰铁的
EDS
元素分布图；
[0027]图
4A
‑
B
为本专利技术实施例1制备的磷酸亚锰铁的
EDS
线扫图；
[0028]图5为本专利技术实施例2制备的磷酸亚锰铁的
SEM
图；
[0029]图6为本专利技术实施例3制备的磷酸亚锰铁的
SEM
图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磷酸亚锰铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
将一定量铁皮或铁粉溶解于磷酸，过滤后得到磷酸二氢亚铁溶液，加入抗氧化剂得到第一中间液；
S2、
将一定量硫酸锰及硫酸亚铁溶解于所述第一中间液，得到第二中间液；
S3、
将所述第二中间液与一定量氨水混合，控制
pH
值并陈化反应一定时间，共沉淀制备得到磷酸亚锰铁
。2.
根据权利要求1所述的磷酸亚锰铁的制备方法，其特征在于，所述磷酸与所述铁皮或铁粉的摩尔比
n(H3PO4):n(Fe)≥1.5。3.
根据权利要求1所述的磷酸亚锰铁的制备方法，其特征在于，所述步骤
S2
具体包括，测量所述第一中间液中的铁含量及磷含量，将一定量硫酸锰及硫酸亚铁溶解于所述第一中间液，得到所述第二中间液；其中，所述硫酸锰中的锰元素
n(Mn)
与所述第一中间液中的铁离子及所述硫酸亚铁中铁元素的摩尔之和
n(Fe)
的摩尔比
n(Mn):n(Fe)
＝
2:8
～
8:2
；及
/
或，所述锰元素及所述铁元素的摩尔之和
n(Mn+Fe)
与所述第一中间液中磷元素的摩尔之和
n(P)
的摩尔比
n(Mn+Fe):n(P)
＝
1.4
～
1.5。4.
根据权利要求1所述的磷酸亚锰铁的制备方法，其特征在于，所述步骤
S3
，具体包括：所述第二中间液与氨水单投混合工艺：将所述第二中间液置于反应釜，向所述反应釜滴加氨水调节
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，熊玉阁，谢桂花，魏义华，何健豪，许中柱，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：