低锰、镁磷酸铁的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低锰、镁磷酸铁的制备方法，该方法包括如下步骤：S1：制备磷盐溶液，以及将钛白副产硫酸亚铁与磷酸混合，制备铁盐溶液；S2：将磷盐溶液及铁盐溶液进行混合，以形成混合液，然后向混合液内加入氧化剂溶液，该氧化剂溶液的加入使得混合液内同时存在有二价铁离子及三价铁离子，以得到初级氧化混合液；S3：将初级氧化混合液升温至第二设定温度，并开始保温，在经过设定时间t后，在持续保温的同时，再次向初级氧化混合液内加入氧化剂溶液，以得到浆料；S4：对浆料进行过滤、洗涤、干燥及煅烧。有效地降低磷酸铁中的锰、镁含量，工艺简单，合成周期短。合成周期短。合成周期短。

【技术实现步骤摘要】
低锰、镁磷酸铁的制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种低锰、镁磷酸铁的制备方法。

技术介绍

[0002]随着技术发展，新能源越来越受到人们的重视，锂离子电池行业得到飞速发展，作为其中一个重要分支，磷酸铁锂电池占据了大量的市场份额，磷酸铁是制备磷酸铁锂电池的重要原料。
[0003]在现有技术中，为了降低成本，一般会使用制备钛白粉的副产物钛白副产硫酸亚铁来进行磷酸铁的制备。但钛白副产硫酸亚铁杂质偏高，尤其是锰、镁杂质较多，在进行磷酸铁的制备时，需要进行除杂。
[0004]在制备过程中，一般会在工艺的初始阶段，添加PH调节剂(多为铁粉等碱性物质)来提高由钛白副产硫酸亚铁制备的铁盐原液的体系PH，以使杂质离子形成相应的氢氧化物从而沉淀，最后通过物理方法从铁盐原液中将沉淀分离，实现除杂的目的。然而，在PH＝6.5(初始浓度为1mol/L)时Fe(OH)2开始发生沉淀，因此原料体系PH的提高幅度存在上限，而杂质Mn、Mg对应的氢氧化物沉淀时的PH却要高于6.5。所以，通过上述方法难以实现杂质Mn、Mg的去除，这会导致磷酸铁中Mn元素及Mg元素的含量较高。在现有技术中，依照该方法得到的Fe(OH)2中锰的含量一般为250
‑
400ppm；镁的含量一般为50
‑
150ppm。金属杂质锰、镁含量过高不仅会造成正极材料比容量和能量密度下降，还会损害所制电池的寿命及安全性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种低锰、镁磷酸铁的制备方法，该方法能够在不引入其它添加剂的前提下，有效地降低磷酸铁中的锰、镁含量，工艺简单，合成周期短。
[0006]本专利技术提供了一种低锰、镁磷酸铁的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0007]S1：制备磷盐溶液，以及将钛白副产硫酸亚铁与磷酸溶液混合，制备铁盐溶液；
[0008]S2：将磷盐溶液及铁盐溶液进行混合，以形成混合液，然后向混合液内加入氧化剂溶液，该氧化剂溶液的加入使得混合液内同时存在有二价铁离子及三价铁离子，以得到初级氧化混合液；
[0009]S3：将初级氧化混合液升温至第二设定温度，并开始保温，在经过设定时间t后，在持续保温的同时，再次向初级氧化混合液内加入氧化剂溶液，以得到浆料；
[0010]S4：对浆料进行过滤、洗涤、干燥及煅烧。
[0011]进一步地，在S1步骤中，在制备磷盐溶液时，该方法为将磷盐加入水中进行搅拌，该磷盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠及磷酸钠中的一种或多种。
[0012]进一步地，在S1步骤中，在制备铁盐溶液时，该方法包括先制备钛白副产硫酸亚铁溶液，并对该溶液进行升温、调节PH及压滤，然后将钛白副产硫酸亚铁溶液与磷酸混合。
[0013]进一步地，在S1步骤中，钛白副产硫酸亚铁溶液中铁元素的浓度为1
‑
1.5mol/L，其
升温后的温度为80
‑
100℃，调节PH后的PH为4
‑
6。
[0014]进一步地，在S2步骤中，磷盐与铁盐的摩尔比为1:1。
[0015]进一步地，在S2步骤中，氧化剂溶液投入的结果，使得初级氧化混合液中三价铁离子的摩尔量占原混合液中亚铁离子的摩尔量的70
‑
95％。
[0016]进一步地，所述氧化剂为双氧水、过硫酸钠、过硫酸铵、臭氧及氧气中的一种或多种。
[0017]进一步地，在S2步骤中，加入氧化剂溶液时，其持续时间为15
‑
60min。
[0018]进一步地，在S3步骤中，设定时间为1
‑
1.5h，总保温时间为2
‑
3h。
[0019]进一步地，在S3中，第二设定温度为80
‑
100℃。
[0020]进一步地，所述磷酸铁具有Fe
x
A
y
PO4的通式，其中，通式中的A选自Mn、Mg、Zn、Ti中的一种或多种，且所述x，y的比例为0.96:0.04
‑
0.97:0.03。
[0021]综上所述，在本专利技术中，通过将氧化剂溶液分多次加入混合液内，在初次加入氧化剂时，随着氧化剂溶液的加入，混合液中的二价铁离子逐渐氧化成三价铁离子，以形成中间体碱式磷酸铁铵Fe(NH4)
x
PO4(OH)
y
沉淀。由于S2步骤中，加入氧化剂溶液的结果是使得混合液内同时存在有二价铁离子与三价铁离子，在保温阶段的初期，在初级氧化混合液内存在游离的二价铁，该游离的二价铁能够与磷酸形成配合物，对过量的磷酸进行占用，这会对磷酸锰及磷酸镁类杂质的产生起到抑制作用。在经过设定时间后，再次开始加入氧化剂溶液，此时，锰与镁的沉淀物的产生速率下降。进一步地，该方法无需加入其它去除锰元素及镁元素的杂质，因此，通过上述方法，该方法能够在不引入其它添加剂的前提下，有效地抑制锰元素及镁元素的沉降，降低磷酸铁中的锰、镁含量，工艺简单，合成周期短。进一步地，由于该方法仅需要对沉淀进行一次过滤及干燥的处理，工艺较为简单。
[0022]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0023]图1所示为本专利技术实施例提供的低锰、镁磷酸铁的制备方法的各步骤的流程示意图。
具体实施方式
[0024]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。
[0025]本专利技术提供了一种低锰、镁磷酸铁的制备方法，该方法能够在不引入其它添加剂的前提下，有效地降低磷酸铁中的锰、镁含量，工艺简单，合成周期短。
[0026]图1所示为本专利技术实施例提供的低锰、镁磷酸铁的制备方法的各步骤的流程示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的低锰、镁磷酸铁的制备方法包括如下步骤：
[0027]S1：制备磷盐溶液，以及将钛白副产硫酸亚铁与磷酸溶液混合，制备铁盐溶液；
[0028]在该步骤中，在制备磷盐溶液时，可以将磷盐加入水中搅拌均匀混合，以制备磷盐溶液。该磷盐可以为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠及磷
酸钠等的一种或多种。
[0029]在制备铁盐溶液时，可以先制备钛白副产硫酸亚铁溶液，并对该溶液进行升温、调节PH及压滤，然后再向该升温及调节PH后的澄清的钛白副产硫酸亚铁溶液内加入磷酸。在该步步骤中，铁盐溶液内的铁大多数会以二价铁离子而存在。更为具体地，硫酸亚铁与磷酸的摩尔比为1：0.1
‑
1:0.4。铁盐溶液会以酸性溶液而存在。
[0030]进一步地，在该步骤中，钛白副产硫酸亚铁溶液中铁元素的浓度为1.0～1.5mol/L。钛白副产硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低锰、镁磷酸铁的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：制备磷盐溶液，以及将钛白副产硫酸亚铁与磷酸溶液混合，制备铁盐溶液；S2：将磷盐溶液及铁盐溶液进行混合，以形成混合液，然后向混合液内加入氧化剂溶液，该氧化剂溶液的加入使得混合液内同时存在有二价铁离子及三价铁离子，以得到初级氧化混合液；S3：将初级氧化混合液升温至第二设定温度，并开始保温，在经过设定时间t后，在持续保温的同时，再次向初级氧化混合液内加入氧化剂溶液，以得到浆料；S4：对浆料进行过滤、洗涤、干燥及煅烧。2.根据权利要求1所述的低锰、镁磷酸铁的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，在制备磷盐溶液时，该方法为将磷盐加入水中进行搅拌，该磷盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠及磷酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的低锰、镁磷酸铁的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，在制备铁盐溶液时，该方法包括先制备钛白副产硫酸亚铁溶液，并对该溶液进行升温、调节PH及压滤，然后将该钛白副产硫酸亚铁溶液与磷酸混合。4.根据权利要求2所述的低锰、镁磷酸铁的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，钛白副产硫酸亚铁溶液中铁元素的浓度为1
‑
1.5mol/L，其升温后的温度为80
‑
100℃，调节PH后的PH为4
‑
6。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马越，童秋桃，林奕，刘敏，
申请(专利权)人：浙江友山新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：