【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸铁的制备，具体涉及一种大比表高振实磷酸铁及其制备方法、正极材料、正极片和电池。
技术介绍
1、随着新能源汽车领域的快速发展，磷酸亚铁锂作为新开发的锂离子电池电极材料，凭着其安全性能好、循环寿命高、价格低廉等优势，逐渐成为新能源汽车可充电电池领域的首选。研究表明，磷酸亚铁锂的主要生产原材料为磷酸铁，且磷酸铁材料的微观形貌特征将极大影响磷酸亚铁锂电池的产品性能。在合成磷酸铁锂的高温固相反应中，若原料的颗粒粒径过大，比表面积较小，则颗粒之间的接触面积较小，离子的扩散路径变长，使得固相反应变得困难；若原料颗粒粒径过小，则原料的振实密度普遍较低，使最终获得的磷酸铁锂产物的能量密度也相对较低。因此，开发出一种大比表、高振实的无水磷酸铁能更好的满足市场需要。
2、目前，无水磷酸铁的常见合成路线之一为：先制备出碱式磷酸铁铵，再通过煅烧脱水得到无水磷酸铁，通过上述路线制备的无水磷酸铁具有较高的振实密度，但比表面积普遍较低。
3、因此，亟待提出一种新的无水磷酸铁制备工艺以解决现有合成工艺所存在的不足。
技术实现思路
1、鉴于
技术介绍
中存在的技术问题，本申请提供了一种大比表高振实磷酸铁及其制备方法、正极材料、正极片和电池，旨在解决现有技术中无法获得兼具大比表面积、高振实密度无水磷酸铁的技术问题。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种大比表高振实磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
3、s1，配制碱式磷酸铁铵浆料，经过滤、漂洗后得到碱式磷酸铁铵
4、s2，将碱式磷酸铁铵滤饼溶于酸液，随后调节ph至1.0-1.9，再进行陈化反应，得到二水磷酸铁浆料；
5、s3，将二水磷酸铁浆料依次进行过滤、漂洗、干燥、煅烧，得到大比表高振实磷酸铁。
6、本申请实施例的技术方案中，在酸性条件下将碱式磷酸铁铵重新溶解，随后调节浆料ph至1.0-1.9，使三价铁和磷酸根重新形成无定形磷酸铁沉淀，再通过陈化反应使无定形磷酸铁转变成二水磷酸铁。本申请通过将已经成型的碱式磷酸铁铵溶解，再重新沉淀的磷酸铁颗粒更细小、均匀，更有利于二次陈化时晶体的生长，残留的铵根离子对二次结晶微观形貌控制有较大帮助。其中，在调节浆料ph至1.0-1.9的过程中，若ph超过1.9，则重新溶解的磷酸铁难以再次进行晶体转化；而若ph低于1.0，则部分磷酸铁难以沉淀，影响反应率。
7、在一些实施例中，步骤s1中，碱式磷酸铁铵浆料通过以下步骤得到：
8、将亚铁盐、磷铵盐和氧化剂分散至水中，并进行搅拌反应，得到碱式磷酸铁铵浆料；其中，亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种的混合物；磷铵盐为磷酸一铵、磷酸二铵中的任意一种或多种的混合物；氧化剂为双氧水、过氧化钠、过硫酸铵中的任意一种或多种的混合物；亚铁盐、磷铵盐和氧化剂中，铁与磷的摩尔比1：（0.8-1.3），铁与氧化剂的摩尔比为1：（0.5-1.5）；搅拌反应的温度为65-80℃，搅拌反应的时间为3-5h。
9、该实施例中，fe2+和氧化剂混合反应得到fe3+，fe3+遇磷酸根得到无定形的磷酸铁沉淀，磷酸铁进一步和铵根离子在高温条件下搅拌反应得到单斜晶系碱式磷酸铁铵。其中，合成阶段，元素铁、磷的配比不同，最终成品的比表面积和振实密度有一定波动；在铁过量较多或磷过量较多的情况下，均无法获得更高比表面积、更高振实密度的磷酸铁。在本申请的上述比例范围内，能够获得具有比表面积大于9m2/g，振实密度大于1g/cm3的磷酸铁。此外，通过采用上述铁与氧化剂的比例范围，能够使fe2+和氧化剂反应更加充分，且避免造成氧化剂浪费。若搅拌反应的温度过低，则无法生成碱式磷酸铁铵；若搅拌反应的温度过高，则会浪费能源。在该温度和时间范围内，能够使三价铁盐和磷铵盐反应形成的无定形磷酸铁进行晶型转变得到碱式磷酸铁铵，且避免浪费能源。
10、在一些实施例中，将亚铁盐、磷铵盐和氧化剂分散至水中的过程包括：分别配制亚铁盐溶液、磷铵盐溶液和氧化剂溶液；以亚铁盐溶液为底液，在搅拌的状态下，向底液中同时滴加磷铵盐溶液和氧化剂溶液；其中，亚铁盐溶液的浓度为0.5-2 mol/l；磷铵盐溶液的浓度为1-3 mol/l；氧化剂溶液的浓度为5-10 mol/l。
11、该实施例中，通过采用上述加料方式，能够使亚铁盐和氧化剂、磷铵盐充分反应生成无定形磷酸铁，避免副反应发生。
12、在一些实施例中，步骤s1中，碱式磷酸铁铵浆料经过滤后，漂洗至洗液电导率低于3500μs/cm，得到含水率45-55%的碱式磷酸铁铵滤饼。
13、该实施例中，漂洗至洗液电导率低于3500μs/cm，能够更好地除去浆料中存在的硫酸根、铵根等影响后续反应的杂质离子。
14、在一些实施例中，步骤s2中，将碱式磷酸铁铵滤饼在ph为0.8及以下的酸液中溶解，随后调节ph至1.0-1.9，再进行陈化反应；酸液为磷酸、硝酸、盐酸中的任意一种或多种的混合物；调节ph至1.0-1.9所采用的碱液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种或多种的混合物；陈化反应的温度为95-100℃，陈化反应的时间为3-5h。
15、该实施例中，通过将碱式磷酸铁铵滤饼溶解的酸液ph控制在0.8及以下，能够将碱式磷酸铁铵滤饼重新充分溶解；通过将陈化温度和陈化时间控制在该范围内，能够使无定形磷酸铁通过晶型转化形成二水磷酸铁。
16、在一些实施例中，步骤s3中，二水磷酸铁浆料经抽滤后，漂洗至洗液电导率低于300μs/cm后进行干燥；煅烧的温度为500-600℃，煅烧的时间为2-3h。
17、该实施例中，漂洗至洗液电导率低于300μs/cm，能够更好地除去浆料中存在的杂质离子；通过将煅烧温度和煅烧时间控制在该范围内，能够使二水磷酸铁通过高温煅烧转化形成无水磷酸铁。
18、第二方面，本申请实施例提供一种大比表高振实磷酸铁，该大比表高振实磷酸铁通过本申请第一方面提供的大比表高振实磷酸铁的制备方法得到。
19、在本申请实施例的技术方案中，该大比表高振实磷酸铁的比表面积≥9m2/g，振实密度≥1g/cm3。上述大比表高振实磷酸铁具有振实密度高、比表面积大的优势，一方面有利于固相反应的顺利进行，另一方面使最终获得的磷酸铁锂产品具有较高的能量密度，能够很好的满足市场需要。
20、第三方面，本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料，该磷酸铁锂正极材料通过将本申请第二方面提供的大比表高振实磷酸铁与锂源通过固相反应制备得到。
21、该实施例中，磷酸铁锂正极材料的原料包含有上述大比表高振实磷酸铁材料，因而有利于固相反应合成且具备能量密度高的优点。
22、第四方面，本申请实施例提供了一种正极极片，该正极极片包括本申请第三方面提供的磷酸铁锂正极材料。
23、该实施例中，正极极片包含有上述磷酸铁锂正极材料，因而具有能量密度高的优点。
24、第五方面，本申请实施例提供了一种电池，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述碱式磷酸铁铵浆料通过以下步骤得到：
3.根据权利要求2所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述将亚铁盐、磷铵盐和氧化剂分散至水中的过程包括：
4.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述碱式磷酸铁铵浆料经过滤后，漂洗至洗液电导率低于3500μs/cm，得到含水率45-55%的碱式磷酸铁铵滤饼。
5.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述碱式磷酸铁铵滤饼在pH为0.8及以下的酸液中溶解，随后调节pH至1.0-1.9，再进行陈化反应；
6.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述二水磷酸铁浆料经抽滤后，漂洗至洗液电导率低于300μs/cm后进行干燥；
7.一种大比表高振实磷酸铁，其特征在于，所述大比表高振实磷酸铁通过权利要求1-6中任
8.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料通过将权利要求7所述大比表高振实磷酸铁与锂源通过固相反应制备得到。
9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括权利要求8所述磷酸铁锂正极材料。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求9所述正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述碱式磷酸铁铵浆料通过以下步骤得到：
3.根据权利要求2所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述将亚铁盐、磷铵盐和氧化剂分散至水中的过程包括：
4.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述碱式磷酸铁铵浆料经过滤后，漂洗至洗液电导率低于3500μs/cm，得到含水率45-55%的碱式磷酸铁铵滤饼。
5.根据权利要求1所述大比表高振实磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，将所述碱式磷酸铁铵滤饼在ph为0.8及以下的酸液...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊明，郭米艳，张伟，徐善皖，
申请(专利权)人：湖北虹润高科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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