【技术实现步骤摘要】
本申请涉及磷酸铁制备，具体而言，涉及一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法。
技术介绍
1、正交晶系橄榄石型结构的磷酸铁锂(lifepo4)因其具有原料来源丰富、价廉、环境友好、热稳定性好、循环寿命好、可逆比容量较高(170mah/g)等优势被广泛应用于各种可移动电源领域，尤其是电动车所需的大型动力电源领域。随着电池材料磷酸铁锂的发展，以磷酸铁为前驱体的合成路线由于原材料利用率高、正极材料活性高而发展成为主流。磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为fepo4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。其振实密度、形貌、杂质、纯度等检测指标直接影响后续磷酸铁锂的活性，同时还会对电池的安全、循环等电化学性能产生不良影响，因此需严格控制杂质，提高磷酸铁的纯度。虽然当前制备磷酸铁的工艺方法有很多，基于各种原材料的上涨，同时满足适合大批量工业化生产和杂质少纯度高的磷酸铁的工艺方法却不多，其中钛白副产硫酸亚铁作为原料，成本价廉、除杂效果佳、可控性强的合成高纯度的磷酸铁的工艺方法脱颖而出。
2、在现有技术(专利号为cn108101016a、专利名称为钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁的方法的中国专利技术专利申请)中，硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁的纯化与除杂，将硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁配置为浓度为100-150g/l的硫酸亚铁溶液，加入硫化钠溶液，搅拌，静置，过滤，得硫酸亚铁溶液。
3、在现有技术(专利号为cn108455553a、专利名称为蜂窝状磷酸铁及其制备方法和磷酸铁锂的中国专利技术专利申请)中，将含有有机多孔材料的乳液、含有铁盐的溶液和含有
4、通过加入了nas溶液得到硫酸亚铁溶液，但产物中含有h2s对环境不友好，须得投入处理工序进行处理，而若在合成步骤加入了表面活性剂以及有机多孔材料，增添成本的同时，亦引入了别的杂质，在一定程度上影响了浆料的固含、粘度、粒度、比表等过程控制项目和指标，进而影响了项目的产能以及后续的电化学性能。
技术实现思路
1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，该高纯度纳米磷酸铁的制备方法包括以下几个步骤：
2、步骤一：取钛白副产物硫酸亚铁与去离子水加入溶解釜中制备成溶液，搅拌升温，使其充分溶解；
3、步骤二：将可溶性磷盐或磷酸加入溶解釜中，搅拌0.5-4h，加入络合剂，搅拌至完全溶解，反应完全后陈化；
4、步骤三：将反应溶液进行压滤除杂，得除杂后的硫酸亚铁溶液a，泵入反应釜中；
5、步骤四：按顺序加入一定比例的含磷酸根的磷源、铁源，升温搅拌反应，待反应完全后压滤得澄清滤液b，泵入反应釜中；
6、步骤五：泵入氧化剂于溶液b中，在反应釜中搅拌反应，待反应完全泵入碱液调节溶液ph，升温，保温，得近白色磷酸铁沉淀浆料溶液；
7、步骤六：将步骤五中的溶液进行压滤、热水洗涤，洗涤终点na≤100ppm，得二水磷酸铁；
8、步骤七：将二水磷酸铁干燥、煅烧，即得无水磷酸铁。
9、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤二中，可溶性磷酸盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵以及60％-85％磷酸中的至少一种，加入量占总溶液质量分数0.4％-5.5％。
10、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤二中，络合剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合硫酸铁的一种或多种，加入量占总溶液质量分数0.1％-2％。
11、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤四中，加入磷源的摩尔量与溶液中总铁源的摩尔量为比值为1.0-1.50；铁源优选地为铁片、铁皮、铁屑，更优选地为铁屑，加入量为溶解完全后总铁浓度为3.5％-9.0％，反应釜搅拌转速为10-80rpm/min。
12、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，
13、步骤一中，溶解釜温度保持在10-60℃；
14、步骤二中，陈化反应时间4-24h，温度45-85℃；
15、步骤四中，搅拌反应温度45-80℃，时间4-24h；
16、步骤五中，反应釜反应时间30-120min，温度区间35-65℃；
17、步骤六中，热水温度40-65℃，水量4-10倍水；
18、步骤七中，干燥温度650℃、时间1-6h。
19、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤三中，溶液压滤方式为板框压滤、立式压滤中的一种或者同时使用；
20、步骤六中，压滤设备为小型板框压滤机，洗涤设备为洗涤机。
21、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤五中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠，氯酸钾的一种或者多种，更优选地为浓度25％-30％双氧水，加入双氧水的摩尔量与铁源的摩尔量比值为0.5-1.2。
22、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤五中，碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或多种，调节溶液ph范围为0.6-2.5；调节ph后保温反应温度为80-95℃，溶液转晶陈化0.5-12h，浆料颜色为近白色。
23、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤六中，洗涤水为温热水，便于快速降低产品杂质含量及硫含量，洗涤至滤液中钠离子浓度≤100ppm。
24、根据本申请实施例的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，步骤七中，干燥设备为烘箱，烘箱温度为105-120℃，干燥时间4-10小时；煅烧设备为马弗炉或者箱式炉，煅烧温度为550-700℃，煅烧时间为2-8h；所得无水磷酸铁的铁磷比为0.965-0.985。
25、本申请的有益效果：
26、1.硫酸亚铁溶液的除杂提纯制得高纯度纳米磷酸铁，无需特殊设备和特殊试剂，在对环境友好的前提下，能使锰含量≤130ppm、钛含量≤20ppm、镁及一些杂质元素均得到较大程度的下降，得到杂质少的硫酸亚铁溶液；补入高纯度的铁粉反应工艺，提高溶液中总铁浓度，使整个反应体系的铁离子和磷酸反应最大利用化，增大产能。
27、2.整个磷酸铁合成工艺简单、可控，合成的磷酸铁具有纯度高、洁晶度高、铁磷比在0.97-0.985之间、粒径分布均匀、分散性好的特点；形貌为蜂窝状，后期利于电解液的渗透，缩短离子扩散间距，以此为原料合成的磷酸铁锂，提高了电池理论比容量等电化学性能。
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1.一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，该高纯度纳米磷酸铁的制备方法包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤二中，可溶性磷酸盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵以及60％-85％磷酸中的至少一种，加入量占总溶液质量分数0.4％-5.5％。
3.根据权利要求2所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤二中，络合剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合硫酸铁的一种或多种，加入量占总溶液质量分数0.1％-2％。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤四中，加入磷源的摩尔量与溶液中总铁源的摩尔量为比值为1.0-1.50；铁源优选地为铁片、铁皮、铁屑，更优选地为铁屑，加入量为溶解完全后总铁浓度为3.5％-9.0％，反应釜搅拌转速为10-80rpm/min。
5.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在
7.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤五中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠，氯酸钾的一种或者多种，更优选地为浓度25％-30％双氧水，加入双氧水的摩尔量与铁源的摩尔量比值为0.5-1.2。
8.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤五中，碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或多种，调节溶液PH范围为0.6-2.5；调节PH后保温反应温度为80-95℃，溶液转晶陈化0.5-12h，浆料颜色为近白色。
9.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤六中，洗涤水为温热水，便于快速降低产品杂质含量及硫含量，洗涤至滤液中钠离子浓度≤100PPm。
10.根据权利要求4所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤七中，干燥设备为烘箱，烘箱温度为105-120℃，干燥时间4-10小时；煅烧设备为马弗炉或者箱式炉，煅烧温度为550-700℃，煅烧时间为2-8h；所得无水磷酸铁的铁磷比为0.965-0.985。
...【技术特征摘要】
1.一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，该高纯度纳米磷酸铁的制备方法包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤二中，可溶性磷酸盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵以及60％-85％磷酸中的至少一种，加入量占总溶液质量分数0.4％-5.5％。
3.根据权利要求2所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤二中，络合剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合硫酸铁的一种或多种，加入量占总溶液质量分数0.1％-2％。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，步骤四中，加入磷源的摩尔量与溶液中总铁源的摩尔量为比值为1.0-1.50；铁源优选地为铁片、铁皮、铁屑，更优选地为铁屑，加入量为溶解完全后总铁浓度为3.5％-9.0％，反应釜搅拌转速为10-80rpm/min。
5.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的一种高纯度纳米磷酸铁的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑铁江，曹圣平，曾怀政，陈电华，马俊华，
申请(专利权)人：宁夏百川新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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