[發(fā)明專利]磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510040329.5
• 申請(qǐng)日: 2015-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN104600302A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何向明;徐程浩;王莉;李建軍;尚玉明;高劍;王要武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇華東鋰電技術(shù)研究院有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 深圳市鼎言知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極活性材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鐵鋰的溶劑熱制備工藝及制備設(shè)備。

背景技術(shù)

磷酸鐵鋰（LiFePO4,?LFP）作為一種重要的鋰離子電池正極活性材料，在儲(chǔ)能與動(dòng)力電池的市場(chǎng)具有廣泛的應(yīng)用。目前LFP的制備主要有兩大類工藝路線，分別為以草酸亞鐵工藝（美國A123?Systems公司等）、鐵紅工藝（美國Valence?Technology公司等）、磷酸鐵工藝（加拿大Phostech?Lithium?公司、美國A123?Systems公司等）為代表的固相法制備工藝以及以溶劑熱工藝路線（瑞士Clariant?Chemicals公司、韓國Hanwa?Chemical公司等）為代表液相法制備工藝。

固相法制備工藝由于生產(chǎn)成本低而成為現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種制備工藝，但是使用固相法制備工藝制備出的LFP粒度分布不均一、產(chǎn)品可控性差，從而限制了LFP本身電化學(xué)性能的發(fā)揮，導(dǎo)致產(chǎn)品性能降低。液相法制備工藝尤其是溶劑熱制備工藝相較于固相法制備工藝而言，具有易實(shí)現(xiàn)低溫合成連續(xù)化、產(chǎn)品結(jié)晶純度高、粒度分布均勻、容易實(shí)現(xiàn)原位碳化、電化學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，然而溶劑熱制備工藝通常以水和有機(jī)溶劑的混合溶劑作為溶劑熱的反應(yīng)介質(zhì)，在制備過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢液，如何合理處理大量廢液，回收利用廢液中的鋰資源以及有機(jī)溶劑是液相法制備工藝的關(guān)鍵。現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行鋰資源以及有機(jī)溶劑回收時(shí)，由于鋰鹽溶解在水和有機(jī)溶劑組成的混合溶劑中，一般采用蒸餾的方法來回收廢液中的鋰鹽和有機(jī)溶劑，然而進(jìn)行蒸餾需要使用復(fù)雜的蒸餾設(shè)備，而且蒸餾的能耗很高，導(dǎo)致LEP的生產(chǎn)成本大幅增加；如果不對(duì)廢液中的鋰資源以及有機(jī)溶劑進(jìn)行回收，則會(huì)造成鋰資源以及有機(jī)溶劑的大量浪費(fèi)，同樣會(huì)導(dǎo)致LEP的生產(chǎn)成本大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種能夠制備出高品質(zhì)磷酸鐵鋰材料而且生產(chǎn)成本低的磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝。

一種磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝，包括：

S1，提供有機(jī)溶劑、硫酸亞鐵、氫氧化鋰以及磷酸溶液，所述磷酸溶液包括水和磷酸；

S2，將所述有機(jī)溶劑、硫酸亞鐵、氫氧化鋰以及磷酸溶液混合，得到前驅(qū)體溶液；

S3，使所述前驅(qū)體溶液進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后得到第一懸濁液；

S4，過濾所述第一懸濁液，分別得到磷酸鐵鋰濕物料和過濾液，所述過濾液包括所述有機(jī)溶劑、水和硫酸鋰；

S5，將所述過濾液進(jìn)行閃蒸，分別得到水和第二懸濁液，所述第二懸濁液包括所述有機(jī)溶劑和硫酸鋰，所述硫酸鋰以沉淀的形式懸浮在所述有機(jī)溶劑中；

S6，對(duì)所述第二懸濁液進(jìn)行固液分離，分別得到所述硫酸鋰和所述有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑一部分返回步驟S1進(jìn)行循環(huán)使用，另一部分進(jìn)入步驟S7使用；

S7，將步驟S5中獲得的所述水和步驟S6中獲得的部分所述有機(jī)溶劑混合，對(duì)所述磷酸鐵鋰濕物料進(jìn)行逆流洗滌，分別得到純化后的磷酸鐵鋰濕物料以及洗滌液，所述洗滌液的組成成分與所述過濾液的組成成分相同，將該洗滌液返回步驟S5中與所述過濾液一起進(jìn)行循環(huán)使用；

S8，干燥所述純化后的磷酸鐵鋰濕物料，得到所述磷酸鐵鋰晶體。

本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝，通過閃蒸以及離心分離的方法對(duì)廢液進(jìn)行綜合處理，并通過兩條循環(huán)線路對(duì)廢液進(jìn)行綜合利用，不僅能快速、高效地將廢液中的水、有機(jī)溶劑以及硫酸鋰副產(chǎn)物分離開，而且大幅降低了新鮮有機(jī)溶劑的用量和LEP的生產(chǎn)成本，不僅能制備出產(chǎn)品結(jié)晶純度高、粒度分布均勻、電化學(xué)性能優(yōu)異的LEP，而且整個(gè)生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢液、廢渣和廢氣等二次污染物，真正的綠色節(jié)能環(huán)保，具有很強(qiáng)的示范性效應(yīng)，符合國家節(jié)能環(huán)保要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝流程示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

主要元件符號(hào)說明