[發(fā)明專利]一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備電池級磷酸鐵的方法

有效

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN112938922B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 劉海;田濤;夷振強;裴明月
• 申請（專利權）人: 超彩環(huán)保新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權代理有限公司 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發(fā)明公開了一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備電池級磷酸鐵的方法，屬于電池材料制備技術領域，所述方法包括以下步驟：將磷酸鹽溶于水中，加入鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵，加熱反應結束后，抽濾，向所得濾液中加入氧化劑并加熱，反應結束后，經(jīng)壓濾、洗滌、干燥并燒結后，得到所述電池級磷酸鐵；本發(fā)明實現(xiàn)了鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的高附加值循環(huán)利用，制備得到的磷酸鐵純度高、雜質(zhì)含量少，粒度小且均勻，振實密度高，符合電池級磷酸鐵的要求；本發(fā)明工藝簡單，且中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物的收率均較高，技術成熟可靠，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明的原料易得且成本低，反應過程無污染，符合綠色環(huán)保要求。

技術領域

本發(fā)明屬于電池材料制備技術領域，具體涉及一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備電池級磷酸鐵的方法。

背景技術

磷酸鐵鋰正極材料是目前發(fā)展最為迅速的鋰電池正極材料，磷酸鐵作為磷酸鐵鋰的前驅(qū)體，其純度、結構和形貌對磷酸鐵鋰的性能有很大影響，不同磷酸鐵原料合成出的磷酸鐵鋰電化學性能相差較大，因此，制備得到質(zhì)量優(yōu)異的磷酸鐵對于磷酸鐵鋰正極材料的推廣應用具有重要意義。

目前磷酸鐵的制備工藝主要有水熱法、溶膠-凝膠法等。水熱法是在特制的密閉反應器中，采用水溶液為反應體系，通過對反應體系加熱、加壓，創(chuàng)造一個相對高溫、高壓的反應環(huán)境，使得通常難溶或者不溶的物質(zhì)溶解并且重結晶而進行無機合成與材料處理的一種有效方法。水熱法是制備超細粉體的濕化學方法之一。2000年，南京大學的郭學峰采用水熱法將鐵粉、氫氧化鈉、水等均勻混合，然后在常壓120℃下反應一周，通過離心、洗滌、烘干，得到了層狀晶體磷酸鐵。2006年Mal等把氯化鐵和磷酸苯二鈉混合均勻，以十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，在180℃水熱反應15小時，第一次合成了有機和無機相結合的復合介孔磷酸鐵。Kandori等通過嚴格控制反應物Fe(ClO₄)₃和磷酸的濃度，水熱反應16小時得到球狀磷酸鐵。與其他粉體制備方法相比較，水熱法反應工藝簡單，但是缺點是投料一次性，導致整個生長過程無法控制，晶體生長大小和數(shù)量受容器大小限制，反應時間長，難以用于工業(yè)化生產(chǎn)。

溶膠-凝膠法通常是以金屬醇鹽或者無機鹽的化學試劑與溶劑配制成均勻溶液，與反應物在液相下均勻混合，在某種溶劑中與水發(fā)生反應生成穩(wěn)定的溶膠體系，然后經(jīng)過放置或干燥處理使溶膠轉(zhuǎn)化為凝膠，再在低于傳統(tǒng)的燒結溫度下煅燒后形成金屬氧化物超細粉體。溶膠-凝膠法化學反應需要的溫度較低，可得到分子水平的均勻性。但是整個溶膠-凝膠過程所需時間較長；凝膠存在大量微孔，干燥產(chǎn)物易收縮。

目前大部分企業(yè)一般采用Fe²⁺或Fe³⁺離子的水性溶液，選自氫氧化物、氧化物、羥基氧化物、水合氧化物、碳酸鹽和羥基碳酸鹽的氧化態(tài)的鐵(Ⅱ)、鐵(Ⅲ)或混合的鐵(Ⅱ，Ⅲ)化合物，被引入含磷酸的水性介質(zhì)，再將氧化劑加入磷酸水性Fe²⁺溶液中以氧化溶液中的鐵(Ⅱ)，得到通式為FePO₄·nH₂O的正磷酸鐵(Ⅲ)沉淀。而采用鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵制備硫酸鐵的研究較少，且通常都需經(jīng)過復雜的除雜凈化步驟，因此，研究一種工藝簡單的以鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為原料制備電池級磷酸鐵的方法，對于鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵的合理利用及磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術中的上述問題，本發(fā)明提供了一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備電池級磷酸鐵的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：

本發(fā)明提供了一種鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備電池級磷酸鐵的方法，包括以下步驟：

(1)將磷酸鹽溶于水中，加入鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵，加熱反應結束后，抽濾，得到濾液和沉淀；

(2)向步驟(1)所得濾液中加入氧化劑并加熱，反應結束后，經(jīng)壓濾、洗滌、干燥并燒結后，得到所述電池級磷酸鐵。

進一步地，步驟(1)中所述磷酸鹽為磷酸氫二銨。