[發(fā)明專利]一種具有可控性的磷酸鐵制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610098391.4
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN107098325B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮碩;馮輝;郁志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 河南博之捷環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/37
• 分類號(hào): C01B25/37;C01B25/45
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明提供了一種具有可控性的磷酸鐵制備方法，包括以下步驟，首先將二價(jià)鐵鹽、磷源和水混合后，得到反應(yīng)體系；然后向上述步驟得到的反應(yīng)體系中間歇性加入氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，通過檢測加入氧化劑后的反應(yīng)體系中鐵離子的濃度值，動(dòng)態(tài)控制后續(xù)氧化劑的加入量和/或加入時(shí)間，直至反應(yīng)完成，得到磷酸鐵；所述鐵離子包括三價(jià)鐵離子和/或二價(jià)鐵離子。本發(fā)明提出采用控制氧化法來制備得到一種具有高活性的磷酸鐵產(chǎn)品，通過控制反應(yīng)過程中反應(yīng)液中的Fe³⁺含量，從而控制氧化劑的加入量和/或加入時(shí)間，可大幅度提高反應(yīng)進(jìn)行的程度，提高反應(yīng)效率，降低雜質(zhì)Fe₂O₃的含量。而且反應(yīng)條件溫和，工藝簡單，易于分離和清洗，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明合成過程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有可控性的磷酸鐵制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵，又名磷酸高鐵、正磷酸鐵，分子式為FePO₄，是一種白色、灰白色單斜晶體粉末，是鐵鹽溶液和磷酸或磷酸鹽作用得到的鹽，其中的鐵為正三價(jià)，磷酸鐵中的鐵離子為三價(jià)鐵離子，通常制備的磷酸鐵以二水合物居多，即FePO₄·2H₂O，振實(shí)密度為1.13～1.59g/cm³，松裝密度0.75～0.97g/cm³，加熱時(shí)易溶于鹽酸，但難溶于其它酸，幾乎不溶于水、醋酸或醇。

磷酸鐵是有機(jī)農(nóng)業(yè)中批準(zhǔn)使用的為數(shù)不多幾種滅螺劑之一，與以前使用的四聚乙醛不同，它對寵物和野生動(dòng)物無毒。在鋼和金屬制造工藝中有使用這種材料。將磷酸鐵粘合到金屬表面，可以防止金屬被進(jìn)一步氧化。它的存在可以部分解釋德里鐵柱的耐腐蝕性，也可用作催化劑及制造陶瓷等。隨著磷酸鐵鋰電池的快速發(fā)展和日益普及，而且FePO₄對熱穩(wěn)定，普遍較易循環(huán)利用，磷酸鐵最重要的應(yīng)用在于制造磷酸鐵鋰電池材料，也是電動(dòng)汽車電池的理想電極材料。

高純度的二水磷酸鐵的顏色為近白色或淺(淡)黃白色粉末，隨著結(jié)晶水的丟失，顏色逐漸變黃，純無水物呈黃白色粉末。二水物磷酸鐵中磷(P)超標(biāo)時(shí)外觀呈灰白色或暗灰白色，如鐵超標(biāo)時(shí)呈暗黃色。磷酸鐵中如存在大量的二價(jià)鐵時(shí)，二水磷酸鐵則呈暗黑色或灰白色。當(dāng)前制備磷酸鐵的方法很多，依其用途不同，對其活性的要求也不同，但在鋰電池材料行業(yè)中，由于磷酸鐵是制備鋰電池正極材料磷酸鐵鋰的前驅(qū)體，雜質(zhì)的存在可大幅度降低磷酸鐵鋰的活性，同時(shí)還會(huì)對電池的安全、壽命等產(chǎn)生不良影響，故對其雜質(zhì)的要求也十分嚴(yán)格。

雖然現(xiàn)在制備鋰電池正極材料所用的磷酸鐵工藝方法有很多，但制備出高活性的磷酸鐵，即純度高雜質(zhì)少的磷酸鐵卻不易，其主要原因是產(chǎn)物磷酸鐵中含有雜質(zhì)，這導(dǎo)致當(dāng)前磷酸鐵鋰的生產(chǎn)不得不采用多種方法來做最終處理以提高磷酸鐵鋰的品質(zhì)。但到目前為止，反應(yīng)進(jìn)程低、可控性差仍是造成雜質(zhì)存在并嚴(yán)重影響磷酸鐵鋰品質(zhì)的重要原因。此外，一些復(fù)雜的生產(chǎn)工藝雖然能夠在一定程度上提高磷酸鐵的品質(zhì)，但又會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本高昂，廢水難以處理等諸多弊病。

因此，如何得到一種具有可控性的磷酸鐵制備方法，從而減少最終產(chǎn)物中雜質(zhì)的含量，同時(shí)又適于大批量工業(yè)化生產(chǎn)，已成為行業(yè)內(nèi)具有前瞻性的科研人員亟待解決的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有可控性的磷酸鐵制備方法，本發(fā)明提供的制備方法，即一種控制氧化進(jìn)程的磷酸鐵制備方法，能夠有效的控制最終產(chǎn)品中Fe₂O₃雜質(zhì)的含量，而且反應(yīng)條件溫和，工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

本發(fā)明提供了一種具有可控性的磷酸鐵制備方法，包括以下步驟：

a)將二價(jià)鐵鹽、磷源和水混合后，得到反應(yīng)體系；

b)向上述步驟得到的反應(yīng)體系中間歇性加入氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，通過檢測加入氧化劑后的反應(yīng)體系中鐵離子的濃度值，動(dòng)態(tài)控制后續(xù)氧化劑的加入量和/或加入時(shí)間，直至反應(yīng)完成，得到磷酸鐵；