用磷铁制备电池级磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种用磷铁制备电池级磷酸铁的方法。该方法是将磷铁通过研磨至一定粒度后，加入混合酸液加热溶解，过滤得到滤液，通过对滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽等物理化学方法进行去除杂质元素，浓缩滤液，加热至60℃—95℃之间，利用磷酸铁溶胶诱导制备磷酸铁，得到高纯、具有微尺寸球型电池级磷酸铁。本发明专利技术方法制备出的磷酸铁杂质含量少，粒度分布均匀，适用于进一步制备电池级磷酸铁锂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磷酸盐，特别涉及由磷铁制备电池级磷酸铁的方法。
技术介绍
磷酸铁锂由于具有高理论容量(170mAh/g)、高工作电压(3.5V左右的电压平台)、循环性能好、无记忆效应等优良性能，且具有价廉、环境友好的优点，因此具有取代成本较高的LiCoO2而成为新一代锂离子电池正极材料，而且有望成为电动汽车等所需大型储能电池的重要材料。固相反应法是目前磷酸铁锂生产和研究过程中广泛使用的方法，磷酸铁逐渐成为碳热还原法中制作磷酸铁锂的重要前驱体。在CN 101337666A、CN 15181537A、CN1635648A、CN 101559935A、CN 101559935A等专利中均用磷酸铁提供铁源与磷源制作性能优良的电池级磷酸铁锂。相关文献及实验研究表明，磷酸铁的制备通常用三价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐溶液混合，利用氨水或碱液控制PH值在1.8左右，在85°C左右加热条件下结晶而成；磷酸铁也可用ニ价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐构成混合溶液，通过氧化剂与碱液控制反应条件，得到磷酸铁晶体。在 CN 101640268AXN 101172594A.CN 101692488A.CN 101462704A、CN 101519195AXN 101695998A.CN 101708834A等专利中均用氨水或碱液精确控制反应体系的PH，制备电池级磷酸铁。但 在エ业化生产过程中，一方面难以有效地通过碱液控制所有反应区域达到均匀的pH值，会带来三价铁的水解，从而产生杂质；另一方面,氨水或其它碱液的使用增加磷酸铁锂的生产成本，同时可能引进杂质，同时由于原料中铁盐成本较高，使得磷酸铁成本较高。针对目前磷酸铁的研究现状，开发了以黄磷生产副产品磷铁为原料，通过湿法溶解，以膜滤、重結晶、碳吸附、络合隐蔽等物理化学方法除杂，利用不需要氨水或其它碱液控制pH值的制备磷酸铁的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供ー种以磷铁为原料，通过混合酸液湿法溶解，利用不需要氨水或其它碱液控制PH值的溶胶法制备电池级磷酸铁的方法。本专利技术的技术方案:它包括如下步骤: 步骤1:将磷铁研磨至200—300目之间，加入磷酸与盐酸、硝酸或硫酸中的ー种以上混合酸液，加热至60°C — 100°C溶解，过滤。步骤2:对上述滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽的方法去除杂质，浓缩后用于结晶制备磷酸鉄。步骤3:在上述浓缩液中加入磷酸铁溶胶，利用溶胶结晶法诱导析出磷酸铁，经过滤、洗涤、干燥制备电池级磷酸鉄。步骤I中所述混合酸液是指浓度为0.5mol じ1-8 mo I じ1的磷酸与浓度为0.5mol じ1-8 mo I じ1的盐酸、硝酸或硫酸所构成的混合溶液，溶解体系中将磷元素与铁元素摩尔比控制在4:1一6:1的范围之内。步骤2中所述重结晶是指将磷铁溶解滤液中硅、锰、钙、镁、钾、钠等杂质微粒进行重结晶，杂质颗粒增大便于膜滤分离。步骤2中所述膜滤操作过程中滤膜的孔径在0.1-5微米的范围进行减压过滤。步骤3中所述溶胶结晶法是利用磷酸铁溶胶作为诱导剂，诱导磷酸铁结晶。所述磷酸铁溶胶由磷酸铁分散于去离子水、こ醇、甲醇或丙酮溶剂中，在20-100°C的条件下搅拌后用超声波振动分散，磷酸铁溶胶粒径在IO-1OOOnm之间，浓度在0.0006mo I L し。.006 mo I L 1 范围之内。本专利技术由于使用原料-磷铁价格低，制备出的磷酸铁杂质含量少，粒度分布均匀，适用于进ー步制备电池级磷酸铁锂。本专利技术在制备过程中不需要氨水或其它碱液来精确控制反应体系的pH值，所以エ艺过程简单，エ艺參数可控性强，产品质量稳定，适合规模エ业化生产。具体实施例方式实施例1:步骤1:称取研磨至200目的磷铁20克，加入浓度为6 mo I じ1磷酸溶液250毫升，浓度为6 mo I じ1硝酸溶液250毫升，搅拌均匀后加热至90°C，保温2小吋，加热溶解，过滤。步骤2:将上述滤液加热按体积比浓缩50%，杂质元素重结晶，用滤膜孔径为0.5微米的膜进行膜滤分离杂质。 步骤3:在上述膜滤后滤液中加入由こ醇溶剂制备的磷酸铁溶胶100ml，其中磷酸铁浓度为0.006 mo I じ1，在65 °C条件下恒温搅拌2小时，磷酸铁溶胶引起溶液中磷酸铁沉淀析出，然后将沉淀过滤、洗涤、干燥，制备出电池级磷酸鉄。实施例2:步骤1:称取研磨至300目的磷铁20克，加入浓度为6 mo I じ1磷酸溶液250毫升，浓度为6 mo I じ1盐酸溶液250毫升，搅拌均匀后加热至90°C，保温2小吋，加热溶解，过滤。步骤2:将上述滤液加热按体积比浓缩50%，杂质元素重结晶，用滤膜孔径为0.1微米的膜进行膜滤分离杂质。步骤3:在上述膜滤后滤液中加入由こ醇溶剂制备的磷酸铁溶胶100ml，其中磷酸铁浓度为0.004 mo I じ1，在85 °C条件下恒温搅拌2小时，磷酸铁溶胶引起溶液中磷酸铁沉淀析出，然后将沉淀过滤、洗涤、干燥，制备出电池级磷酸鉄。实施例3:步骤1:称取研磨至300目的磷铁20克，加入浓度为6 mo I じ1磷酸溶液250毫升，浓度为6 mo I じ1硫酸溶液250毫升，搅拌均匀后加热至90°C，保温2小吋，加热溶解，过滤。步骤2:将上述滤液加热按体积比浓缩50%，杂质元素重结晶，用滤膜孔径为4微米的膜进行膜滤分离杂质。步骤3:在上述膜滤后滤液中加入由去离子水制备的磷酸铁溶胶100ml，其中磷酸铁浓度为0.005 mo I じ1，在95 °C条件下恒温搅拌2小时，磷酸铁溶胶引起溶液中磷酸铁沉淀析出，然后将沉淀过滤、洗涤、干燥，制备出电池级磷酸鉄。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用磷铁制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于：（1）将磷铁研磨至200—300目之间，加入磷酸与盐酸、硝酸或硫酸中一种以上的混合酸液，加热至60℃—100℃溶解，过滤，滤液用于制备磷酸铁；（2）通过对滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽的方法去除杂质硅、锰、钙、镁、钾、钠元素；（3）将上述处理后滤液加热浓缩，加入磷酸铁溶胶，通过诱导结晶、洗涤、干燥制备电池级磷酸铁。

【技术特征摘要】
1.磷铁制备电池级磷酸铁的方法，其特征在干: (1)将磷铁研磨至200—300目之间，加入磷酸与盐酸、硝酸或硫酸中ー种以上的混合酸液，加热至60°C — 100°C溶解，过滤，滤液用于制备磷酸铁； (2)通过对滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽的方法去除杂质硅、锰、钙、镁、钾、钠元素； (3)将上述处理后滤液加热浓缩，加入磷酸铁溶胶，通过诱导结晶、洗涤、干燥制备电池级磷酸鉄。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述混合酸液是指浓度为0.5mol じ1-8mo I じ1的磷酸与浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：林倩，杨三可，肖仁贵，刘飞，曹建新，解田，李子燕，
申请(专利权)人：瓮福集团有限责任公司，贵州大学，
类型：发明
国别省市：