[發(fā)明專利]一種磷酸鐵的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710483503.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107317029B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文小強(qiáng);郭春平;周健;王玉香;周有池;肖穎奕;袁德林;吳迪;周新華;普建;趙健文;羅林山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 贛州有色冶金研究所
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M10/0525;C01B25/37
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種磷酸鐵的制備方法：將鐵源與酸溶液混合后過濾，將得到濾液與磷酸混合后調(diào)節(jié)pH值至0.5～1，再與誘導(dǎo)劑混合后調(diào)節(jié)pH值至1.5～2.5，進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到磷酸鐵，其中，濾液中鐵離子和磷酸的物質(zhì)的量之比為1:1，無需添加過量的磷酸仍能保證結(jié)晶度好的磷酸鐵的得到。本發(fā)明經(jīng)兩步調(diào)堿法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)環(huán)境的調(diào)控，還能避免局部過堿形成氫氧化鐵；無需過量的磷酸根，避免廢水中磷含量的提高，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磷酸鐵的制備方法。

背景技術(shù)

相對(duì)于石油，煤炭等不可再生資源來說，鋰離子電池具有可持續(xù)充電并且多次使用的優(yōu)點(diǎn)，而且在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生污染。因此作為二次清潔能源的鋰離子電池相對(duì)于消耗性的石油煤炭能源產(chǎn)品具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

磷酸鐵鋰具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性；并且不含對(duì)人體有害的重金屬元素，安全性好；在100％深度放電條件下，可充放電2000次以上的優(yōu)越的循環(huán)性能，進(jìn)而磷酸鋰鐵被認(rèn)為是鋰離子電池最為理想的正極材料。

磷酸鐵(FePO₄)是一種米白色或灰白色粉末，具有骨架結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的催化特性、離子交換能力和電化學(xué)性能，是制備鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的優(yōu)良原料。

目前磷酸鐵的制備工藝多種多樣，但主要都是以可溶性的三價(jià)鐵鹽或二價(jià)鐵鹽為鐵源與磷酸鹽作為原料制備磷酸鐵，不僅對(duì)鐵源的有嚴(yán)格要求，并且磷酸鹽中磷酸根的摩爾數(shù)要比鐵離子過量30％以上，提高了制備成本和廢水除磷成本。例如中國(guó)專利CN201310571978.9公開了一種電池級(jí)磷酸鐵的制備方法，具體限定磷酸根的物質(zhì)的量高達(dá)鐵離子含量的3～3.5倍。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸鐵的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法，經(jīng)兩步調(diào)堿法，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過程的環(huán)境的調(diào)控的前提下，避免局部過堿形成氫氧化鐵；無需過量的磷酸根，避免廢水中磷含量的提高，降低成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鐵源與酸溶液混合后過濾，得到濾液；

(2)將所述步驟(1)得到的濾液與磷酸混合后調(diào)節(jié)pH值至0.5～1，得到混合液；所述濾液中鐵離子和磷酸的物質(zhì)的量之比為1:1；

(3)將所述步驟(2)得到的混合液與誘導(dǎo)劑混合后調(diào)節(jié)pH值至1.5～2.5，進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到磷酸鐵。

優(yōu)選的，所述鐵源為鐵的含量為63～70wt％的含鐵廢料。

優(yōu)選的，所述含鐵廢料為完成稀土回收的釹鐵硼廢料、完成鋰回收后的磷酸鐵鋰廢料或銹蝕含鐵廢料。

優(yōu)選的，所述誘導(dǎo)劑為磷酸鐵籽晶；所述誘導(dǎo)劑與所述步驟(2)中磷酸的質(zhì)量比為(0.5～2)：(64～65)。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中酸溶液包括硫酸和輔助酸，所述輔助酸為鹽酸、硝酸和高氯酸中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中調(diào)節(jié)pH值用調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中調(diào)節(jié)pH值用調(diào)節(jié)劑包括碳酸鈉、碳酸氫鈉和氨水中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中混合過程、pH值的調(diào)節(jié)過程以及步驟(3)中混合、pH值調(diào)節(jié)過程和沉淀反應(yīng)的溫度獨(dú)立地為80～95℃。

優(yōu)選的，所述沉淀反應(yīng)后還包括對(duì)所述沉淀反應(yīng)產(chǎn)物的后處理，包括：對(duì)所述沉淀反應(yīng)的產(chǎn)物依次進(jìn)行陳化、固液分離、酸洗和干燥。

優(yōu)選的，所述酸洗用洗滌液為磷酸根濃度為0.05～0.1mol/L的酸性溶液。