[發明專利]一種納米片狀磷酸鐵及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110834587.6
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113603071A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 段金亮;李長東;夏陽;阮丁山;陳若葵;喬延超
• 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
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

本發明公開了一種納米片狀磷酸鐵及其制備方法和應用，該制備方法包括以下步驟：將磷源和鐵源溶于酸性溶液中，加入氧化劑混合，得到磷鐵液；向部分磷鐵液中加入沉淀助劑，加熱至沸騰后，稀釋反應，得到一次磷酸鐵漿料；將剩余的磷鐵液滴入一次磷酸鐵漿料中，加熱反應，得到磷酸鐵。本發明以磷源和鐵源為原料，通過稀釋沉淀反應制備出一次磷酸鐵，再加入沉淀助劑進行兩步沉淀調控磷酸鐵的生長，從而控制磷酸鐵形貌，加入的沉淀助劑既可以調控形貌，又可以作為摻雜劑，提高了磷酸鐵的比表面積和壓實密度。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種納米片狀磷酸鐵及其制備方法和應用。

背景技術

磷酸鐵作為良好的化工產品，廣泛應用于陶瓷、顏料、添加劑、催化劑、食品等行業中，由于其具有獨特的化學結構，近年來，磷酸鐵又被應用于生產鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰。

目前合成磷酸鐵鋰的工藝之一是磷酸鐵工藝，其工藝主要是以磷酸鐵作為前驅體，與鋰源、碳源經濕法研磨混合，利用碳熱還原法制備磷酸鐵鋰正極材料。磷酸鐵可以同時提供鐵源和磷源，配料過程中只需要加入鋰鹽和碳源即可。因此，磷酸鐵前驅體的化學成份、結構、物理化學性質、反應活性很大程度上決定了制得的磷酸鐵鋰正極材料的綜合性能，同時在磷酸鐵鋰正極材料的生產成本中，磷酸鐵前驅體占很大比例，且由于純度高的磷酸鐵電導率較低，在鋰電池充放電過程中擴散緩慢，會影響磷酸鐵鋰電池的性能，故需對磷酸鐵鋰進行改性，經過研究發現將磷酸鐵納米化有利于增加材料電化學性能，而目前水熱法是制備納米材料的主要制備方法，是指在高壓、高溫等條件下密閉容器中以水作為溶劑的化學反應，故對設備要求較高，且存在安全問題，因此迫切需要開發一種成本低廉、操作簡單安全的納米級磷酸鐵的制備方法。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種納米片狀磷酸鐵及其制備方法和應用，該方法可以調控磷酸鐵的形貌，提高了磷酸鐵的比表面積和壓實密度。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種納米片狀磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：

(1)將磷源和鐵源溶于酸性溶液中，加入氧化劑混合，得到磷鐵液；

(2)將部分所述磷鐵液加熱至沸騰后，加入沉淀助劑，稀釋反應，得到一次磷酸鐵漿料；

(3)將剩余的所述磷鐵液滴入所述一次磷酸鐵漿料中，加熱反應，得到磷酸鐵。

沸騰以后添加沉淀助劑，然后加水稀釋反應，通過加水過程中反應條件的劇烈改變(溫度、游離酸)來刺激成核。

優選地，步驟(3)中，還包括將所述磷酸鐵進行過濾、洗滌、干燥，即得。

優選地，步驟(1)中，所述鐵源為鐵單質、鐵鹽、亞鐵鹽、磁鐵礦或赤鐵礦中的至少一種

進一步優選地，在所述鐵源為鐵單質和/或亞鐵鹽的情況下，所述磷鐵液中還添加氧化劑。

更優選地，所述氧化劑為雙氧水。

進一步優選地，所述鐵單質為鐵粉。

進一步優選地，所述鐵鹽為磷酸鐵、硫酸鐵、硝酸鐵或氯化鐵中的至少一種。

進一步優選地，所述亞鐵鹽為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵中的至少一種。

優選地，步驟(1)中，所述磷源為磷酸、磷酸二氫鹽、磷酸氫鹽、羥基亞乙基二膦酸鹽或氨基三亞甲基磷酸鹽中的至少一種。

優選地，步驟(1)中，所述酸性溶液為硫酸、鹽酸、硝酸中的至少一種。

優選地，步驟(1)中，所述酸性溶液的濃度為1～18mol/L。

進一步優選地，步驟(1)中，所述酸性溶液的濃度為2～10mol/L。