[發(fā)明專利]無水磷酸鐵的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010595192.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111792635A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐紅輝;譚楓;喬延超;陳若葵;段金亮;阮丁山;李長東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南邦普循環(huán)科技有限公司;廣東邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普汽車循環(huán)有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/37
• 分類號(hào): C01B25/37
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發(fā)明提供無水磷酸鐵的制備方法，該制備方法包括以下步驟：S1：將磷酸鐵鋰物料與酸液、氧化劑混合，加熱；S2：過濾取濾渣，洗滌，干燥。本發(fā)明實(shí)施例的無水磷酸鐵的制備方法至少具有如下有益效果：本方案改變進(jìn)料方式，以酸液作為浸出劑，同時(shí)加入氧化劑，使磷酸鐵鋰在加熱條件下通過一步法直接反應(yīng)生成具有異磷鐵錳礦結(jié)構(gòu)的無水磷酸鐵產(chǎn)品。產(chǎn)物具有較好的電化學(xué)性能，能夠有效地參與后續(xù)生產(chǎn)流程。整個(gè)方法工藝簡單、條件溫和。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及無水磷酸鐵的制備方法。

背景技術(shù)

磷酸鐵(FePO₄)又被稱為正磷酸鐵，是一種白色或灰白色化合物，因具有豐富的骨架結(jié)構(gòu)而在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，例如作為防銹顏料、添加劑、吸附劑、催化劑和電極材料等。磷酸鐵主要包括無定型結(jié)構(gòu)、α-石英型結(jié)構(gòu)、異磷鐵錳礦型等結(jié)構(gòu)。具有異磷鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵是磷酸鐵鋰的脫鋰產(chǎn)物，兩者的結(jié)構(gòu)相似，屬于單斜晶系。而像α-石英型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵則屬于三方晶系。研究發(fā)現(xiàn)，單斜晶系的異磷鐵錳礦型結(jié)構(gòu)在電化學(xué)性能以及其它方面的一些性能上要顯著優(yōu)于三方晶系的α-石英型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵。

磷酸鐵通常通過均相沉淀法、固相合成法、溶膠-凝膠法和水熱合成法等合成方法制備得到。但由于鋰電池的應(yīng)用越來越廣泛，也有少數(shù)生產(chǎn)研究人員開發(fā)出利用鋰電池中的磷酸鐵鋰廢料直接制備磷酸鐵的方法。然而，目前通過回收廢料制備得到的磷酸鐵，其性質(zhì)往往有所欠缺。例如，現(xiàn)有一種從廢舊磷酸鐵鋰電池中制備電池級(jí)磷酸鐵的方法，該方法是將從廢料處理得到的磷酸鐵鋰粉末先經(jīng)酸液溶解得到二價(jià)鐵離子和磷酸根離子，隨后加入氧化劑使二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子并與磷酸根生成沉淀，隨后經(jīng)煅燒得到無水磷酸鐵。然而，檢測發(fā)現(xiàn)，這種無水磷酸鐵為α-石英型結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能較差，不利于后續(xù)的工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種無水磷酸鐵的制備方法，通過該方法制備的無水磷酸鐵具有異磷鐵錳礦結(jié)構(gòu)。

第一方面，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種無水磷酸鐵的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1：將磷酸鐵鋰物料與酸液、氧化劑混合，加熱；

S2：過濾取濾渣，洗滌，干燥。

本發(fā)明實(shí)施例的無水磷酸鐵的制備方法至少具有如下有益效果：

本方案改變進(jìn)料方式，以酸液作為浸出劑，同時(shí)加入氧化劑，使磷酸鐵鋰在加熱條件下通過一步法直接反應(yīng)生成具有異磷鐵錳礦結(jié)構(gòu)的無水磷酸鐵產(chǎn)品。產(chǎn)物具有較好的電化學(xué)性能，能夠有效地參與后續(xù)生產(chǎn)流程。整個(gè)方法工藝簡單、條件溫和。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的無水磷酸鐵的制備方法，加熱的反應(yīng)過程中反應(yīng)溫度為30～90℃，優(yōu)選為40～70℃。本方案中加熱的反應(yīng)過程采用較為溫和的反應(yīng)條件，使磷酸鐵鋰中的鐵元素能夠高效地生成磷酸鐵。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的無水磷酸鐵的制備方法，加熱的反應(yīng)過程中攪拌速度為200～1000rpm，優(yōu)選為300～800rpm。攪拌速度對(duì)于無水磷酸鐵的純度和粒度有較大影響。攪拌速度過低，浸出反應(yīng)不充分，使得生成的無水磷酸鐵不純，同時(shí)還可能造成產(chǎn)物團(tuán)聚，粒度過大；而在攪拌速度過高時(shí)，氧化劑的利用率受到影響，會(huì)使得產(chǎn)物的粒度過小。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的無水磷酸鐵的制備方法，S1還包括以下步驟：

S0：取磷酸鐵鋰廢料，干燥、粉碎過篩，得到所述磷酸鐵鋰物料。

本方案中對(duì)于磷酸鐵鋰的來源不做限定，既可以是純磷酸鐵鋰物料，也可以是磷酸鐵鋰廢料，例如在磷酸鐵鋰電池制造過程中產(chǎn)生的廢棄的正極磷酸鐵鋰材料、不合格的磷酸鐵鋰極片或由廢舊鋰電池獲得的廢舊磷酸鐵鋰極片料等，或者是上述幾類物料的集合體。當(dāng)磷酸鐵鋰物料的來源含有磷酸鐵鋰廢料時(shí)，最好通過上述的S0步驟對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理以方便后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行，保證無水磷酸鐵的生產(chǎn)效率和純度。