一种电池级磷酸铁及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电池级磷酸铁及其制备方法，具体包括以下步骤：1)配制P204/507萃取剂和含Fe3+水溶液；2)将P204/507萃取剂和含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种电池级磷酸铁及其制备方法
本专利技术涉及能源材料制备
，具体是指一种电池级磷酸铁及其制备方法。
技术介绍
磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。是铁盐溶液和磷酸钠作用的盐，其中的铁为正三价。其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等。商品磷酸铁，又叫正磷酸铁。磷酸铁中的铁为三价铁，以二水合物居多。CAS号:10045-86-0；31096-47-6；EINECS号:233-149-7；分子式:二水物为FePO4.2H2O；无水物为FePO4；分子量:二水物为186.82；无水物为150.82，是一种铁盐溶液和磷酸二氢氨作用的盐。高纯度的二水磷酸铁的颜色为近白色或浅(淡)黄白色粉末，随着结晶水的丢失，颜色逐渐变黄，纯无水物呈黄白色粉末。二水物磷酸铁中磷(P)超标时外观呈灰白色或暗灰白色；如铁超标时呈暗黄色。磷铁比是衡量磷酸铁品质最关键的指标，也是决定磷酸铁锂品质最关键的因素。磷酸铁中如存在大量的二价铁或钠、钾、硫酸根、铵根离子时，二水磷酸铁则呈暗黑色或灰白色。振实密度:1.13～1.59g/cm3，松装密度0.75～0.97g/cm3。加热时易溶于盐酸，但难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸、醇。目前市场电池级磷酸铁价格在11000-13000元/吨左右。1、磷酸铁是一种传统化工产品，被广泛用于钢铁、废水处理、颜料、陶瓷、食品添加剂等领域。近年来被用于制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂。2、磷酸铁锂(LiFePO4)是近十年发展起来的一种新型正极材料，具有成本低廉、安全性好、循环寿命长、环境友好等优点，是业内公认的新一代动力型或储能型锂离子电池首选正极材料。正极材料于锂离子电池至关重要，在一定程度上其性能、成本和安全性决定锂离子离子电池的性能、成本和安全性。锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机、摄录机、电子仪表等，在UPS、电动工具、电动自行车、电动汽车、储能电池等领域也具有光明的应用前景。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，已成为在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。目前，锂离子电池在便携式电子产品用的小型电池领域已日趋成熟，应用范围正逐步向中大容量、中高功率的动力型和储能型电池领域拓展。正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其性能在很大程度上决定了电池的综合性能。正极材料研究和性能改进是锂离子电池发展的核心之一。对动力型和储能型锂离子电池来说，正极材料的成本、高温性能、安全性十分重要。在小型电池领域已得到应用的锂-过渡金属复合氧化物正极材料，包括钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)及以上三种材料的衍生物，如镍钴酸锂(LiNi0.8Co0.2O2)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等尚不能满足要求。正交橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料已成为国内外的研究热点。该材料集中了钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂及其衍生物正极材料的各自优点：不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；结构稳定，安全性能极佳，LiFePO4中的O与P以强共价键牢固结合，使材料很难析氧分解；高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与碳负极材料配合时的体积效应好；与大多数电解液系统相容性好，储存性能好；无毒，为真正的绿色材料。与钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂及其衍生物正极材料相比，磷酸铁锂正极材料在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为动力型和储能型锂离子电池理想的正极材料。磷酸铁锂正极材料的产业化和普及应用对降低锂离子电池成本，提高电池安全性，扩大锂离子电池产业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有十分重大的意义；将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中的应用成为现实。随着化石能源的逐渐枯竭，全世界都越来越重视新能源如太阳能、风能、潮汐能的开发利用，并把新能源的研究作为新的学科增长点。太阳能、风能、潮汐能等除了可以并网发电以外，很多情况下需要把发出的电能储存起来。只有解决了电能的储存问题，太阳能、风能、潮汐能发电才能灵活应用，走向大规模的实用化。因此，储能电池及其关键材料的研究对于新能源的发展应用具有重要意义。以磷酸铁锂为正极材料的锂离子储能电池将可能是太阳能、风能、潮汐能发电系统的绝配。因此，磷酸铁锂正极材料的研究不仅在锂离子电池领域具有重要价值，对太阳能、风能、潮汐能等新能源技术的发展应用也具有十分重要的意义。目前看来，磷酸铁锂是最有可能真正大规模应用于动力型和储能型锂离子电池的理想材料。自从1997年美国的JohnB.Goodenough教授提出这一材料以来，国内外对此进行了广泛而深入的研究。人们通过对材料进行表面包导电碳、内部掺导电物质、晶粒纳米化等手段提高材料的导电性；通过优化控制粉体的粒形、粒径及其分布提高材料的堆积密度。人们开发出多种制备工艺，有些已经应用于实际。归纳起来，目前磷酸铁锂的主流制备工艺为以下四种或其变种：1.全湿法工艺：此法是将锂源、铁源、磷源分散在水中或其他溶剂中，通过水热或溶剂热过程，在相对较低的温度和高压下反应一步合成磷酸铁锂，再经后续处理制成。此法工艺简洁，可制成纳米磷酸铁锂；但废液排放量大，需耐高压设备，工业放大不易。2、草酸亚铁工艺：此法是合成磷酸铁锂的经典技术。是以草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)为铁源，与磷酸二氢铵或磷酸氢二铵、锂盐、碳源混合，在还原或惰性气氛保护下经预分解、高温焙烧制成磷酸铁锂。制备过程中有大量氨气生成，污染环境，腐蚀设备，同时草酸亚铁原料较贵。该法目前虽大量使用，但被认为不是一种有竞争力的技术。3、铁红工艺：此法以铁红(Fe2O3)为铁源，与磷酸二氢锂(LiH2PO4)、碳源经过湿法研磨混合，喷雾干燥，在还原或惰性气氛保护下经高温碳热还原反应制成磷酸铁锂。此法比较环保，但磷酸二氢锂原料较贵且不很稳定。用该法制得的磷酸铁锂材料通常性能一般，属于中低档产品。4、磷酸铁工艺：以磷酸铁(FePO4)为原料，与碳酸锂(Li2CO3)、碳源均匀混合，在还原或惰性气氛保护下经高温碳热还原反应制成磷酸铁锂。用该法制得的磷酸铁锂材料通常性能较好，适于制备中高档产品。该合成工艺比较科学，但其优势尚未完全发挥，值得深入研究。磷酸铁工艺具有以下优势：磷酸铁(FePO4)、碳酸锂(Li2CO3)、碳源的碳热还原过程类似于电池中的放电过程：FePO4的骨架不动，三价铁还原为二价铁，Li+插入FePO4的晶格中，FePO4变成LiFePO4。这一反应过程比全湿法工艺、草酸亚铁工艺、铁红工艺的反应过程要简单得多，使得磷酸铁工艺更易实现，反应条件更宽松，可控性更强。可以利用湿化学方法合成磷酸铁前驱体，对其成分、结构、形貌进行精确调控；以此为前驱体合成磷酸铁锂，实现对目标产物的成分、结构、形貌的精确调控；将磷酸铁锂制备的大部分技术含量转移至磷酸铁前驱体；可以充分发挥软化学合成优势，具有广本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池级磷酸铁的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n1)配制P204/507萃取剂和含Fe

【技术特征摘要】
1.一种电池级磷酸铁的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)配制P204/507萃取剂和含Fe3+水溶液；并调节水溶液PH0.5-3；
2)将P204/507萃取剂和含Fe3+水溶液混合均匀；并调节混合溶液PH0.5-3；将混合溶液送入萃取设备，进行1-20级萃取；
3)萃余液送入主金属冶炼工段；含铁P204/507有机相再经过1-9级稀酸逆流洗涤，除尽杂质元素后，然后加入稍过量的磷酸和/或磷酸盐；再用碱性物质或磷酸调PH值2.1-2.3，恒温75℃反应1-8小时；
4)将上步所得物料泵入过滤机进行固液分离，然后用去同等质量的75-85℃的热水离子水对固液分离所得的固体产物进行洗涤，直至溶液检测不出洗涤水中的PO43+离子,洗涤中止；洗涤后的产物在烘箱中于80-120℃干燥2-10小时，得到FePO4.2H2O粉体；
5)将FePO4.2H2O粉体在空气气氛中，500-700℃焙烧2-24小时，分解除去磷酸铁中的氢氧根和结晶水，得到具有正交晶型的电池级无水磷酸铁。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张响，
申请(专利权)人：张响，
类型：发明
国别省市：广西;45