一種高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法，所述方法包括如下步驟：首先配制磷酸溶液，將二價鐵鹽緩慢溶于所述酸液中，再加入氧化劑進(jìn)行氧化，最后緩慢加入磷酸鈉溶液，或者先加入磷酸鈉溶液后再緩慢加入氧化劑進(jìn)行氧化，之后加溫進(jìn)行反應(yīng)，所得沉淀物為二水磷酸鐵，經(jīng)清洗過濾后脫水，即為無水磷酸鐵。清洗排放液體為硫酸鈉(芒硝)溶液，經(jīng)回收結(jié)晶后可成為附加固體產(chǎn)品。
【專利說明】
一種高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于新能源電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種電池級無水磷酸鐵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源產(chǎn)業(yè)以及動力電池的大力發(fā)展，正極材料磷酸鐵鋰以及上游材料磷酸鐵的工業(yè)化也十分火熱。磷酸鐵的穩(wěn)定工業(yè)化生產(chǎn)在作為磷酸鐵鋰正極材料中表現(xiàn)的較好的電化學(xué)性能正逐步取代草酸亞鐵而成為主流的骨架材料。目前工業(yè)中制備磷酸鐵方法基本是兩類，一類是使用單質(zhì)鐵粉與硫酸反應(yīng)制備，生產(chǎn)工藝不安全，而且硫酸的回用等問題對環(huán)境的污染很大，越來越不適應(yīng)環(huán)保要求。第二類是使用亞鐵溶液氧化后與磷酸氫銨或者是磷酸與氨水加熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中有氨氣釋放，而且排放物中還有氨氮物質(zhì)，同樣面臨著環(huán)境問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品純度高，環(huán)境友好的高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法。
[0004]本發(fā)明提供一種高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]I)配制磷酸溶液，將濃磷酸加水稀釋到3%?6%，并且控制pH范圍在1.2?1.8之間；
[0006]2)將二價鐵鹽緩慢溶于所述酸液中形成溶液；
[0007]3)向步驟2)的溶液中加入氧化劑進(jìn)行氧化，再緩慢加入磷酸鈉溶液，或者向步驟
2)的溶液中先加入磷酸鈉溶液后再緩慢加入氧化劑進(jìn)行氧化，之后進(jìn)行升溫反應(yīng)，所得沉淀物為二水磷酸鐵;以及
[0008]4)將步驟3)的二水磷酸鐵清洗過濾后脫水，即為無水磷酸鐵。
[0009]在一個實(shí)施方式中，上述方法步驟I)中的所述濃磷酸可以是85%的工業(yè)濃磷酸。
[0010]在一個實(shí)施方式中，上述方法步驟2)中的所述二價鐵鹽為七水硫酸亞鐵。
[0011]在一個實(shí)施方式中，所述七水硫酸亞鐵與所述磷酸的摩爾比范圍是1:0.3?0.4，優(yōu)選 1:0.35。
[0012]在一個實(shí)施方式中，上述方法步驟3)中的所述氧化劑為雙氧水，優(yōu)選為30%的雙氧水水溶液。所述七水硫酸亞鐵與雙氧水中的過氧化氫的摩爾比范圍為1:0.5?0.8。
[0013]在一個實(shí)施方式中，所述磷酸鈉溶液為十二水磷酸鈉配制的溶液，濃度范圍為14.5%?16.5%，優(yōu)選15.0%?15.5%。所述七水硫酸亞鐵與十二水磷酸鈉的摩爾比范圍為 1:0.67 ?0.8。
[0014]在一個實(shí)施方式中，上述方法步驟3)中的反應(yīng)溫度為500C?90 °C，反應(yīng)時間為2-4小時。
[0015]在一個實(shí)施方式中，上述方法步驟4)中，使二水磷酸鐵清洗過濾后在550°C土 10°C下進(jìn)行脫水。[ΟΟ??]在一個實(shí)施方式中，上述方法進(jìn)一步包括將步驟4)中清洗二水磷酸鐵的清洗排放液體(即為硫酸鈉(芒硝)溶液)經(jīng)回收結(jié)晶制得附加固體產(chǎn)品的步驟。
[0017]優(yōu)選地，上述反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下:
[0018]6FeS04.7H20+2H3P04+3H202+4Na3P04.12H20 = 6FeP04.2H20|+6Na2S04.1H2O+24H20
[0019]本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1.根據(jù)本發(fā)明中的反應(yīng)，ImoI七水硫酸亞鐵只需要0.33moI的磷酸即可，配料中減少了酸的使用，本發(fā)明中使用磷酸既可以作為酸液，又可以提供部分P043—。
[0021]2.本發(fā)明中使用磷酸鈉代替氨水等pH調(diào)節(jié)劑，既可以提供堿性環(huán)境，又可以提供部分P043—，Imol七水硫酸亞鐵只需要0.67mol的磷酸鈉反應(yīng)，而且反應(yīng)中生成的硫酸鈉結(jié)晶后，有很好的經(jīng)濟(jì)價值。
[0022]3.對環(huán)境友好，生產(chǎn)中無氨氣釋放，排放中無氨氮物質(zhì)。
[0023]因此，通過本發(fā)明的方法生產(chǎn)磷酸鐵，在整個工藝減少了磷酸的使用，具有反應(yīng)穩(wěn)定、可控性強(qiáng)、工藝流程簡易、無污染物生成、產(chǎn)物可回收利用、生成物純度高以及投入成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]1.將38.44g的工業(yè)85 %濃磷酸溶于0.8kg的水，配制成酸液，可適量調(diào)節(jié)水量并控制酸液的PH值范圍為1.2?1.8;
[0027]2.向上述酸液中加入278g七水硫酸亞鐵，攪拌均勻后在溶液中緩慢加入56.67g的30 %的雙氧水進(jìn)行氧化，溫度范圍35°C?50°C ;
[0028]3.將253g的十二水磷酸鈉加入到1.4kg的水中配成磷酸鈉溶液，并緩慢加入上述溶液中，反應(yīng)出現(xiàn)白色沉淀，并繼續(xù)升溫到50?90°C保溫2?4小時；
[0029]4.將上述白色沉淀清洗、過濾后放入氣氛爐中加溫到5500C 土 10°C脫水，脫水后的沉淀物為磷酸鐵粉末，清洗液結(jié)晶后再次利用。
[0030]實(shí)施例2:
[0031 ] 1.將19.22g的工業(yè)85%磷酸溶于0.4kg的水，配制成酸液，可適量調(diào)節(jié)水量并控制酸液的pH值范圍為1.2?1.8;
[0032]2.向上述酸液中加入139g七水硫酸亞鐵并攪拌均勻；
[0033]3.將126.67g的十二水磷酸鈉加入到0.7kg的水中配成磷酸鈉溶液，并緩慢加入上述溶液中；
[0034]4.然后向溶液中緩慢加入28.3g的30 %雙氧水進(jìn)行氧化，反應(yīng)出現(xiàn)白色沉淀，并升溫到50?90°C保溫2?4小時；
[0035]5.將上述白色沉淀清洗、過濾后放入氣氛爐中加溫到550°C ± 10°C脫水，脫水后的沉淀物為磷酸鐵粉末，清洗液結(jié)晶后再次利用。
[0036]本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于以上實(shí)施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以上的實(shí)施例即可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中的全部內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純度電池級無水磷酸鐵的制備方法，所述方法包括以下步驟: 1)配制磷酸溶液，將濃磷酸加水稀釋到3%?6 %，并且控制pH范圍在1.2?1.8之間； 2)將二價鐵鹽緩慢溶于所述磷酸溶液中形成溶液； 3)向步驟2)的溶液中加入氧化劑進(jìn)行氧化，再緩慢加入磷酸鈉溶液，或者先加入磷酸鈉溶液后再緩慢加入氧化劑進(jìn)行氧化，之后進(jìn)行加溫反應(yīng)，所得沉淀物為二水磷酸鐵;以及 4)將步驟3)的二水磷酸鐵清洗過濾后脫水，即為無水磷酸鐵。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2)中的所述二價鐵鹽為七水硫酸亞鐵。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述七水硫酸亞鐵與磷酸的摩爾比范圍是1:0.3?0.4，優(yōu)選 1:0.35。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟3)中的所述氧化劑為雙氧水，所述磷酸鈉溶液為十二水磷酸鈉配制的溶液。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述氧化劑為30%的雙氧水水溶液。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述七水硫酸亞鐵與所述雙氧水中的過氧化氫的摩爾比范圍是1:0.5?0.8，所述七水硫酸亞鐵與所述十二水磷酸鈉的摩爾比范圍是1:0.67?0.8。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3)中的反應(yīng)溫度為500C?900C，反應(yīng)時間為2-4小時。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟4)中的二水磷酸鐵在5500C ± 10 °C下進(jìn)行脫水。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟4)中清洗二水磷酸鐵的清洗排放液體為硫酸鈉溶液。
【文檔編號】C01B25/37GK106044737SQ201610668766
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610668766.6, CN 106044737 A, CN 106044737A, CN 201610668766, CN-A-106044737, CN106044737 A, CN106044737A, CN201610668766, CN201610668766.6
【發(fā)明人】呂霄, 李民, 呂宏, 白皓, 吳曉鵬
【申請人】河北安耐哲新能源技術(shù)有限公司