[發明專利]一種高純磷酸鐵及采用多級凈化法制備高純磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 202111057642.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113772647B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 羅顯明;付全軍;何豐;秦正偉;宮東杰;曹宇
• 申請（專利權）人: 四川龍蟒磷化工有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C05G1/00;C05G3/00
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 許立

本發明屬于新能源電池領域，具體涉及一種采用多級凈化方法制備高純磷酸鐵的方法，包括如下步驟：S1向磷酸一銨溶液中加入含鉀化合物進行反應，反應結束后過濾得一級清液；所述磷酸一銨溶液為工業一銨固體或磷酸一銨清液添加純水配置而得；S2向步驟S1制備得到的一級清液中加入螯合劑反應，制備得到二級清液；S3將步驟S2制備得到的二級清液與硫酸亞鐵溶液在氧化劑的存在下反應，制備得到磷酸鐵漿料；S4將步驟S3反應結束后的磷酸鐵漿料洗滌、干燥后得磷酸鐵產品。該方法簡單易行，大大提高了磷酸鐵的純度；本申請還提供了上述制備方法制備的高純磷酸鐵，其鈣、鎂、鉀、鈉雜質的含量均低于15ppm，能夠有效保證所制備的磷酸鐵鋰具有好的安全性和穩定性。

技術領域

本發明涉及新能源電池材料領域，具體涉及一種高純磷酸鐵及采用多級凈化方法制備高純磷酸鐵的方法。

背景技術

在“碳達峰”、“碳中和”的背景下，我國能源體系重構已勢在必行。隨著國家對新能源產業的支持，新能源汽車和光伏行業進入了快速發展階段，市場推動效應逐漸增強，需求不斷提升，從而帶動產業鏈上游各環節各細分產品需求的快速增長。為了滿足全球快速增長的動力電池和儲能需求，全球主要新能源企業大舉擴張，對上游原材料的需求量高速增長；與此同時，為提高產品的穩定性、安全性，對原材料的質量指標要求也不斷提升。

磷酸鐵鋰是鋰電池的主要正極材料，而磷酸鐵又是磷酸鐵鋰的原材料，傳統的磷化工產品因新能源鋰電池材料的需求而煥發出新的活力，以“磷礦石-磷酸-磷酸鐵-磷酸鐵鋰”為路線的電子用磷化工產品受到了越來越多的關注，而其中磷酸鐵的產品質量直接影響磷酸鐵鋰的穩定性和安全性。

現有技術公開的制備磷酸鐵的技術方法包括如下幾種：

(1)硫酸亞鐵+工業磷酸一銨氧化法：采用硫酸亞鐵與鐵反應除雜得到硫酸亞鐵溶液，采用純水溶解工業磷酸一銨并加入雙氧水，將硫酸亞鐵溶液與其混合，沉淀為磷酸鐵粗品，經陳化打漿后得到二水磷酸鐵，烘干煅燒后得到磷酸鐵產品。

(2)鐵、氧化鐵+磷酸氧化法：如專利201710635752.9公開的一種電池級高純納米磷酸鐵的工藝，采用鐵粉與鐵的氧化物形成的混合物作為鐵源，以磷酸作為磷源制備磷酸亞鐵母液，然后加入過氧化氫制備磷酸鐵粗品，最后采用蒸餾水和乙醇洗滌磷酸鐵粗品，將洗滌后的產品烘干即得磷酸鐵。

其中采用磷酸亞鐵與工業磷酸一銨制備電池級磷酸鐵由于其成本較低，已成為行業主流工藝。但由于該工藝采用的磷源為濕法磷酸制備的工業級磷酸一銨(或清液、母液)，濕法磷酸中所攜帶的雜質必然會有一部分進入到磷酸一銨(或清液、母液)中，最終隨著沉淀進入磷酸鐵產品，進而在磷酸鐵結晶過程中形成其他結晶，影響磷酸鐵結晶的穩定性，更進一步影響磷酸鐵鋰材料的穩定性和安全性。

公開號為CN113104827A的專利公開了一種以工業磷銨清液或工業磷銨母液制備電池級無水磷酸鐵的方法，其公開了依次經除氟、精制、除重金屬操作對工業磷銨清液進行純化，以制備雜質含量低的磷酸鐵。然而，該方法操作難度大，精制過程中pH難以精確控制，且生產制備的晶型復雜，得到的產品雜質含量不穩定，且經過多次重復試驗，其得到的產品雜質含量均較高，難以達到其實施例所聲稱的技術效果。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種高純磷酸鐵的制備方法，該方法簡單易行，大大提高了磷酸鐵的純度。

本發明的第二目的在于提供一種高純磷酸鐵，其鈣、鎂、錳、鋁、鉀、鈉等雜質的含量均低于15ppm，尤其是鉀含量，可以達到10ppm以下，能夠有效保證所制備的磷酸鐵鋰具有好的安全性和穩定性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

首先，本發明提供了一種采用多級凈化法制備高純磷酸鐵的方法，包括如下步驟：

S1向磷酸一銨溶液中加入含鉀化合物進行反應，反應結束后過濾得一級清液；所述磷酸一銨溶液為工業一銨固體或磷酸一銨清液添加純水配置而得；