[發(fā)明專利]一種以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110464230.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113072053A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃明剛;方平農(nóng);駱宗兵;何易隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州福泉川東化工有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/45
• 分類號(hào): C01B25/45;C01B32/00;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法，該方法包括采用水洗、酸洗、真空抽離三步完成了原料磷鐵的純化和活化，又通過(guò)將磷鐵與磷酸、碳酸鋰、葡萄糖、無(wú)水乙醇、十六烷基三甲基溴化銨混合處理燒結(jié)成了團(tuán)聚磷酸亞鐵鋰，最后通過(guò)氫氟酸復(fù)合超聲波浸潤(rùn)振動(dòng)處理將團(tuán)聚磷酸亞鐵鋰分離成為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的球形個(gè)體。本發(fā)明原料活化好、反應(yīng)完全、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、產(chǎn)物均一性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磷化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法。

背景技術(shù)

磷鐵作為黃磷副產(chǎn)物，每年產(chǎn)量豐富，卻一般作為廢棄物處理，磷鐵主要成分為鐵和磷，調(diào)整磷鐵比可以制備出FePO4，所以用磷鐵制備電池級(jí)磷酸鐵具有重要意義。

隨著世界能源危機(jī)的加重，綠色能源受到了越來(lái)越多的重視，而電能的存儲(chǔ)的作為綠色能源研究的重要方面，得到了人們極大的關(guān)注，在眾多存儲(chǔ)方式中鋰離子型電池以環(huán)境污染小、無(wú)記憶的獨(dú)特性能、比能量高，工作電壓高、循環(huán)性能好、自放電率低、被認(rèn)為是近幾年內(nèi)比較好的一種能量存儲(chǔ)手段。鋰離子電池的性能與其組成材料密切相關(guān)，由于鋰電池的負(fù)極材料的研究己經(jīng)比較成熟，所以更多研究集中于正極材料，1996年發(fā)現(xiàn)的LiFePO₄正極材料，LiFePO₄放電容量高，循環(huán)穩(wěn)定好和成本低被認(rèn)為是作為鋰離子電池的正極很有發(fā)展空間的一種材料。同時(shí)，磷酸鐵鋰制備的的前驅(qū)體的FePO4也受到廣大學(xué)者的關(guān)注，磷酸鐵合成方法有很多，原料也各不相同。

因此，市面上急需一種原料活化好、反應(yīng)完全、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、產(chǎn)物均一性好的以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種原料活化好、反應(yīng)完全、產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物性能穩(wěn)定、產(chǎn)物均一性好的以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種以廢棄磷鐵為原料制備球形磷酸亞鐵鋰的方法，包括以下階段：

S1：原材料準(zhǔn)備

①按重量份準(zhǔn)備廢棄磷鐵80份-100份、足量水、足量10%溶質(zhì)質(zhì)量濃度的硝酸溶液、足量10%溶質(zhì)質(zhì)量濃度的硫酸溶液、足量碳酸鋰、足量葡萄糖、足量無(wú)水乙醇、足量十六烷基三甲基溴化銨、足量氫氣：氮?dú)?：19的混合氣體、足量質(zhì)量濃度4%的氫氟酸；

S2：廢棄磷鐵的純化

①將階段S1步驟①準(zhǔn)備的廢棄磷鐵機(jī)械研磨成粒度不大于400目的粉末，再采用水漂洗干凈，烘干后獲得潔凈含雜磷鐵；

②將步驟①獲得的潔凈含雜磷鐵完全浸入階段S1步驟①準(zhǔn)備的硫酸溶液中，攪拌至固含物質(zhì)量穩(wěn)定不再變化，過(guò)濾，除去剩余固含物，保留硫酸溶液；

③將步驟②獲得的硫酸溶液加熱至60℃-70℃，待水分逐漸蒸離，溶液內(nèi)發(fā)生結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶體質(zhì)量達(dá)到原潔凈含雜磷鐵質(zhì)量85%-90%時(shí)，停止加熱，濾除液體，將結(jié)晶體洗凈、烘干，并再次研磨成粒度不大于400目的粉末，獲得初純化磷鐵；

④將步驟③獲得的初純化磷鐵置于真空電阻爐中，抽真空至1×10^-2Pa-1×10^-3Pa，然后升溫至1100℃-1200℃，保溫45min-55min，然后將剩余固體取出，待固體冷卻至室溫后，獲得純化磷鐵；

S3：磷酸亞鐵鋰制備與球化

①測(cè)定階段S2步驟④獲得的純化磷鐵中磷、鐵的含量，然后通過(guò)添加磷酸將磷元素：鐵元素的摩爾比補(bǔ)足至Pmol：Femol=6：1，然后將補(bǔ)足后的磷鐵與磷酸混合物投入足量的階段S1步驟①準(zhǔn)備的硝酸溶液中，升溫至120℃-130℃，再以100rpm-120rpm的速率對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行攪拌，保持1.5h-2.5h，獲得反應(yīng)溶液，將反應(yīng)溶液進(jìn)行冷卻、抽濾、洗滌，獲得二水磷酸鐵；