一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法技术

本发明专利技术涉及电池正极材料制造技术领域，公开了一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法。该方法包括以下步骤：(1)将亚铁盐溶解在水中，加入磷酸搅拌混匀，接着加入单质铁进行反应，然后进行过滤和除磁，得到澄清液；(2)向步骤(1)所得澄清液中加入氧化剂进行氧化，得到含有浅黄色沉淀的浆料，然后加入碱性溶液调节pH值至1‑2，接着升温至60‑100℃并保温1‑6h，得到乳白色浆料；(3)对步骤(2)所得乳白色浆料进行过滤得到白色滤饼，然后对白色滤饼进行洗涤和干燥，得到二水磷酸铁，然后进行烧结。该方法利用混合铁源参与合成反应的优势，减少合成磷酸铁过程中对pH调节剂的消耗，达到降低磷酸铁合成成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法
本专利技术涉及电池正极材料制造
，具体涉及一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法。
技术介绍
磷酸铁锂是目前锂离子电池行业应用量最大的正极材料之一，其具有可容量高、循环性能好、安全性好、成本低等优势，在动力、储能领域的应用十分广泛。磷酸铁作为其主要原材料，在性能、成本等要素上对磷酸铁锂有着巨大的影响，可以说磷酸铁的理化性能很大程度上决定了磷酸铁锂的理化性能。而在碳酸锂价格逐渐下滑的当下，下游电池厂家对磷酸铁锂价格的下压，磷酸铁的成本很大程度上决定了磷酸铁锂的利润空间。现有的磷酸铁生产技术工艺，主要是采用硫酸亚铁、磷酸、氢氧化钠/氨水、双氧水作为主要原材料，合成过程中调节pH值至1～2，在搅拌保温过程中使二水磷酸铁结晶沉淀，然后经洗涤压滤、干燥、烧结得到无水磷酸铁。上述方法因需要调节pH值至特定范围使二水磷酸铁得以充足沉淀。因此，在加入足量的磷酸以作为配比后，还需要加入相当量的氨水或氢氧化钠进行pH值调节，大幅增加了磷酸铁合成的原材料成本。并且因为加入调节剂偏多母液中可溶性盐类副产物浓度偏高，污水处理时处理难度较大；副产物较多，除杂过程繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种磷酸铁和利用混合铁源制备磷酸铁的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将亚铁盐溶解在水中，加入磷酸搅拌混匀，接着加入单质铁进行反应，然后进行过滤和除磁，得到澄清液；(2)向步骤(1)所得澄清液中加入氧化剂进行氧化，得到含有浅黄色沉淀的浆料，然后加入碱性溶液调节pH值至1-2，接着升温至60-100℃并保温1-6h，得到乳白色浆料；(3)对步骤(2)所得乳白色浆料进行过滤得到白色滤饼，然后对白色滤饼进行洗涤和干燥，得到二水磷酸铁，然后进行烧结。优选地，在步骤(1)中，所述亚铁盐选自氯化亚铁和/或硫酸亚铁优选地，在步骤(1)中，所述单质铁选自铁屑和/或铁粉。优选地，在步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度30-80℃，时间为1-8h。优选地，在步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为50-55℃，时间为3-5h。优选地，在步骤(2)中，所述氧化剂为双氧水。优选地，在步骤(2)中，所述氧化的时间为30-150min。优选地，在步骤(2)中，所述碱性溶液选自NaOH溶液或氨水溶液。优选地，在步骤(3)中，所述烧结的条件包括：温度为400-900℃，时间为2-8h。优选地，在步骤(3)中，所述烧结的条件包括：温度为700-800℃，时间为3.5-4.5h。本专利技术所述的方法，利用混合铁源参与合成反应的优势，减少合成磷酸铁过程中对pH调节剂的消耗，达到降低磷酸铁合成成本的目的。整个合成过程中，工艺流程简单，原材料消耗少，生产成本低。附图说明图1是利用混合铁源制备磷酸铁的方法的流程图；图2是实施例1制得的磷酸铁的XRD图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法，流程图如图1所示，所述方法包括以下步骤：(1)将亚铁盐溶解在水中，加入磷酸搅拌混匀，接着加入单质铁进行反应，然后进行过滤和除磁，得到澄清液；(2)向步骤(1)所得澄清液中加入氧化剂进行氧化，得到含有浅黄色沉淀的浆料，然后加入碱性溶液调节pH值至1-2，接着升温至60-100℃并保温1-6h，得到乳白色浆料；(3)对步骤(2)所得乳白色浆料进行过滤得到白色滤饼，然后对白色滤饼进行洗涤和干燥，得到二水磷酸铁，然后进行烧结。在本专利技术中，其核心反应方程式为：Fe+H3PO4＝＝FeHPO4+H2↑Fe+Fe3+＝＝3Fe2+2FeHPO4+H2O2＝＝2FePO4↓+2H2O在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述亚铁盐选自氯化亚铁和/或硫酸亚铁。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述单质铁选自铁屑和/或铁粉。在本专利技术中，使用亚铁盐和单质铁作为混合铁源，与磷酸进行酸化反应，在一定程度上消耗了反应体系内的酸量，从而减少了后面调节pH值进行沉淀反应时所需的pH调节剂的用量，降低了磷酸铁的原材料成本。同样的，pH调节剂加入量减少，合成过程中母液中盐含量明显降低，有利于对反应后母液的处理，一定程度上降低了磷酸铁的生产成本。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度30-80℃，时间为1-8h。在优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为50-55℃，时间为3-5h。在具体的实施方式中，在步骤(1)中，所述反应的温度可以为30℃、40℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、60℃、70℃或80℃。在优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述氧化剂为双氧水。在优选情况下，在步骤(2)中，升温至80-90℃并保温3-5h。最优选的，升温至85℃并保温4h。在本专利技术所述的方法中，在步骤(2)中，对于氧化时间的选择没有特殊的要求，只要能够完成氧化反应即可。在优选地情况下，所述氧化的时间为30-150min。优选地，所述氧化时间为55-65min，最优选为60min。具体的，例如可以为30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、80min、90min、100min、120min、130min、140min或150min。在本专利技术所述的方法中，在步骤(2)中，对于碱性溶液的选择没有特殊的要求，可以为本领域的常规选择，只要能够调剂pH即可。在优选的实施方式中，所述碱性溶液选自NaOH溶液或氨水溶液。在本专利技术所述的方法中，可根据使用需求对烧结工艺进行调节得到不同比表面积的磷酸铁。在优选情况下，在步骤(3)中，所述烧结的条件包括：温度为400-900℃，时间为2-8h。进一步优选地，所述烧结的条件为：温度为700-800℃，时间为3.5-4.5h。本专利技术所述的方法，利用混合铁源参与合成反应的优势，减少合成磷酸铁过程中对pH调节剂的消耗，达到降低磷酸铁合成成本的目的。整个合成过程中，工艺流程简单，原材料消耗少，生产成本低。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1(1)将65g硫酸亚铁溶解在300g纯水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)将亚铁盐溶解在水中，加入磷酸搅拌混匀，接着加入单质铁进行反应，然后进行过滤和除磁，得到澄清液；/n(2)向步骤(1)所得澄清液中加入氧化剂进行氧化，得到含有浅黄色沉淀的浆料，然后加入碱性溶液调节pH值至1-2，接着升温至60-100℃并保温1-6h，得到乳白色浆料；/n(3)对步骤(2)所得乳白色浆料进行过滤得到白色滤饼，然后对白色滤饼进行洗涤和干燥，得到二水磷酸铁，然后进行烧结。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用混合铁源制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将亚铁盐溶解在水中，加入磷酸搅拌混匀，接着加入单质铁进行反应，然后进行过滤和除磁，得到澄清液；
(2)向步骤(1)所得澄清液中加入氧化剂进行氧化，得到含有浅黄色沉淀的浆料，然后加入碱性溶液调节pH值至1-2，接着升温至60-100℃并保温1-6h，得到乳白色浆料；
(3)对步骤(2)所得乳白色浆料进行过滤得到白色滤饼，然后对白色滤饼进行洗涤和干燥，得到二水磷酸铁，然后进行烧结。


2.根据权利要求1所述的利用混合铁源制备磷酸铁的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述亚铁盐选自氯化亚铁和/或硫酸亚铁。


3.根据权利要求1或2所述的利用混合铁源制备磷酸铁的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单质铁选自铁屑和/或铁粉。


4.根据权利要求1或2所述的利用混合铁源制备磷酸铁的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度30-80℃，时间为1-8h。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏义华，孙杰，许中柱，何中林，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42