[發(fā)明專利]一種不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910137569.5
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109626349B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱艷華;裴曉東;錢有軍;李曉祥;劉晨;佘世杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋼集團南京新材料研究院有限公司;中鋼集團安徽天源科技股份有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 馬鞍山市金橋?qū)＠碛邢薰?34111
• 代理人: 魯延生

本發(fā)明屬于無機材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的制備方法，該方法包括以下步驟：將鐵源、磷酸源、氨基酸配成溶液，在攪拌條件下在鐵溶液中先后加入乙醇、氨基酸溶液，并勻速加入磷酸溶液，一定溫度下進行混合反應(yīng)，進行固液分離和干燥即得到不同粒級分布的不規(guī)則骨架狀磷酸鐵，控制磷酸源溶液加到鐵源、乙醇、氨基酸混合液速度，更有助于骨架狀的磷酸鐵生長，控制溫度區(qū)間可以保證更高的分子間碰撞機率，有利于磷酸鐵晶核的生成和生長，均更有利于形貌控制，本發(fā)明利用常規(guī)化工原料制備磷酸鐵，原料易得，便于產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的制備方法。

背景技術(shù)

在鋰電池正極材料中，磷酸鐵鋰依賴其特有的安全性、成本優(yōu)勢，加上2018年上半年三元材料獨大，逐步奪回失去的市場份額。此外，磷酸鐵鋰因其高壓實、高倍率等固有特性有其獨特的應(yīng)用領(lǐng)域；甚至在一些特殊專業(yè)領(lǐng)域，在安全、成本、性能兼顧的前提下，高性能磷酸鐵鋰依然有較大的發(fā)展空間，并將與其他鋰電池正極材料長期并存。因磷酸鐵的顆粒形貌對磷酸鐵鋰電性能的影響較為關(guān)鍵，為此，人們對磷酸鐵進行了大量的研究。

有大量文獻報道了球狀磷酸鐵的制備方法，如：CN201210330123.2中提到，鐵源和磷源混合后，再加入堿性沉淀劑，經(jīng)陳化、洗滌、干燥后得到球形磷酸鐵；CN201010530068.2公開了采用并流方式將鐵源、磷源、中和劑加入到反應(yīng)釜中，在銨鹽作為添加劑的條件下，經(jīng)陳化、洗滌、干燥后得到球形磷酸鐵，制備過程中采用銨鹽作為沉淀劑和添加劑，加大了后續(xù)水處理的難度；ZL201310237818.0公開了通過在高溫合成陳化部分再轉(zhuǎn)低溫合成陳化部分的方式，經(jīng)陳化、洗滌、干燥、脫水后制備高振實類球形磷酸鐵；CN201710685149.1公開了在一定pH值下，向鐵源、磷源的溶液中添加含氮、羥基、羧基等芳香族有機化合物等納米球形控制劑，經(jīng)合成、陳化、洗滌、干燥、脫水等程序制備球形磷酸鐵；ZL201110140383.9公開了通過合成、調(diào)節(jié)pH為1-5時陳化、洗滌、干燥，制備一次顆粒為球形或類球形的磷酸鐵；ZL201010195111.4公開了通過水熱法，反應(yīng)時間為20-30h，200℃密封陳化的方法，再經(jīng)常溫洗滌、干燥制備微米級球形磷酸鐵；CN201810897624.6提到在氨水體系中制備球形磷酸鐵。

也有文獻報道孔狀磷酸鐵的制備方法，如：申請?zhí)朇N201810404493.3和CN201811173024.1均在有模板劑存在下制備了介孔或者多孔或者大孔的磷酸鐵，但其形狀尚未報道。

目前尚未見到有報道在乙醇體系中通過氨基酸的調(diào)控制備不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的制備方法，通過在一定乙醇濃度和不同氨基酸同時存在下制備而得。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，本發(fā)明涉及一種不規(guī)則骨架狀磷酸鐵的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)反應(yīng)物的制備：按鐵和磷元素化學計量比1：(0.95-2)，優(yōu)選1：(1.0-1.5)，稱取鐵源、磷酸源；并分別配成0.5-4mol/L，優(yōu)選0.5-2mol/L的鐵溶液A；0.5-20mol/L，優(yōu)選1-10mol/L，更優(yōu)選2-7mol/L的磷酸溶液B；并制備質(zhì)量濃度為50～95％，優(yōu)選50～70％的乙醇溶液C；質(zhì)量濃度為1～30％，優(yōu)選5～20％的氨基酸溶液D；其中鐵源、乙醇、氨基酸的質(zhì)量比為1：(10-30)：(5-40)；

(2)反應(yīng)沉淀：在攪拌狀態(tài)下，在溶液A中先后加入溶液C、D，攪拌1-6h，優(yōu)選2-4h，形成混合液，在混合液中，繼續(xù)按1-10L/min，優(yōu)選2-8L/min，更優(yōu)選5-7L/min勻速加入溶液B；混合后在40-100℃，優(yōu)選50-80℃；繼續(xù)反應(yīng)0.25-12h，優(yōu)選1-10h，更優(yōu)選3-6h得到沉淀；

(3)固液分離：將步驟(2)反應(yīng)得到的沉淀進行抽濾，洗滌，得到分離后的固體；