[發明專利]一種磷酸鐵的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011393310.6
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112645299A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 鄭詩禮;阮丁山;李長東;張盈;孫峙;張洋;王曉健
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司;湖南邦普汽車循環有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;H01M4/58
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發明屬于鋰電池新能源材料技術領域，提供一種磷酸鐵的制備方法和應用，包括將磷源、鐵源混合，加入酸液中，再過濾，收集濾液，得到酸性鐵磷溶液，對酸性鐵磷溶液進行加熱，攪拌，得到含磷酸鐵的料漿；將料漿進行過濾，得到磷酸鐵固體和沉淀母液；將磷酸鐵固體進行洗滌，過濾，干燥，即得磷酸鐵。該方法能耗低，成本低，操作簡單，所制得的磷酸鐵可用作磷酸鐵鋰正極材料制備的原料，也可用作制造陶瓷、涂料等。

技術領域

本發明涉及鋰電池新能源材料技術領域，特別是涉及一種磷酸鐵的制備方法和應用。

背景技術

磷酸鐵鋰電池是我國新能源汽車產業發展初期的主流動力電池，具有安全性能好、循環壽命長、成本低等突出優點，一直是電動商用車、專用車和儲能領域的首選電源。雖然磷酸鐵鋰電池能量密度不及三元鋰電池，但磷酸鐵鋰電池相比于三元鋰電池在正極材料上具有很大的成本優勢，隨著國家補貼退坡，磷酸鐵鋰電池的成本優勢突顯。

磷酸鐵是磷酸鐵鋰正極材料制備的核心前驅體，其制備工藝大體上包括一步法和兩步法兩種。一步法是將鐵源和磷源在一個反應罐中一步混合反應制得磷酸鐵，制備過程只有一步洗滌操作，所制得的磷酸鐵因雜質高而難以用作電池材料的前驅體。兩步法以A123 Systems LLC公開的技術為典型(US 9174846 B2)，將一步合成改為兩步，旨在提高磷酸鐵的質量。兩步法包括兩種合成模式，第一種合成模式為，先使亞鐵源(如FeSO₄·7H₂O)和磷源(如(NH₄)₂HPO₄)經氨水調節pH值至4-5后沉淀制得八水磷酸亞鐵(Fe₃(PO₄)₂·8H₂O)，八水磷酸亞鐵經洗滌后，再用水溶液攪拌打漿，并往漿料中加入磷酸和雙氧水、升溫漿料至100℃以下，制得二水磷酸鐵晶體(FePO₄·2H₂O)，該二水磷酸鐵晶體會再次洗滌以提高純度；第二種合成模式為，先使亞鐵源(如FeSO₄·7H₂O)和磷源(如(NH₄)₂HPO₄)在氧化劑(如雙氧水)存在的水溶液環境中反應生成無定形磷酸鐵沉淀，并洗滌所獲得的無定形磷酸鐵沉淀，再將洗后的無定形磷酸鐵沉淀加入至磷酸溶液中、于85-100℃下轉晶，制得二水磷酸鐵晶體，該二水磷酸鐵晶體也會再次洗滌去除夾帶的游離離子?，F階段，磷酸鐵鋰電池正極材料用磷酸鐵一般采用純度較高的鐵源和磷源經兩步法制得。

此外，目前已經有公開報道了一種在鹽酸介質中合成磷酸鐵的方法，該法先將高純鐵粉溶解至適當濃度的鹽酸中，再加入雙氧水和磷酸，攪拌均勻后進入噴霧干燥回收鹽酸、并制備磷酸鐵。還有公開報道了一種利用硫酸法鈦白行業產生的硫酸亞鐵廢渣為原料制備磷酸鐵的方法，該法先用由氟化銨和還原鐵粉組成的復合沉淀劑提純硫酸亞鐵，再將硫酸亞鐵和磷酸溶液混合制成溶液、用雙氧水氧化亞鐵離子、用氨水和磷酸調節pH值至2.2-2.6，然后在120℃-180℃的水熱條件反應6-10小時制得片狀磷酸鐵。

采用傳統工藝合成磷酸鐵，存在所需原料純度要求高，酸堿耗量大，能耗高等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷酸鐵的制備方法和應用，通過酸液溶解磷源、鐵源得酸性鐵磷溶液、升溫酸性鐵磷溶液、攪拌升溫后的酸性鐵磷溶液析出磷酸鐵沉淀、進一步處理所述的磷酸鐵沉淀，得到磷酸鐵成品，該方法能耗低，成本低，工藝簡單。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磷酸鐵的制備方法，包括如下步驟：

(1)將磷源、鐵源混合，加入酸液中，再過濾，收集濾液，得到酸性鐵磷溶液；

(2)對所述酸性鐵磷溶液進行加熱，攪拌，得到含磷酸鐵的料漿；

(3)將所述料漿進行過濾，得到磷酸鐵固體和沉淀母液；