一种电池级磷酸氢铁的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种电池级磷酸氢铁的制备方法，包括：在硫酸亚铁溶液中加入双氧水溶液和磷酸二氢铵溶液进行氧化反应，得到第一中间液；在第一中间液中加入氨水调节pH值及陈化反应，得到第二中间液；将第二中间液进行压滤、水洗，得到电池级磷酸氢铁。通过本发明专利技术提供的制备方法制备的电池级磷酸氢铁纯度高，具有低硫低杂质的特点，进一步用于制备电池级无水磷酸氢铁及钠离子正极材料，能够获得更好的电化学性能。同时该制备方法工艺流程简单，适于大规模工业生产中应用。本发明专利技术还包括一种应用该钠离子正极材料的钠离子电池。离子正极材料的钠离子电池。离子正极材料的钠离子电池。

【技术实现步骤摘要】
一种电池级磷酸氢铁的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及电池
，更具体地，尤其涉及一种电池级磷酸氢铁的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为当前综合性能最优异的二次电池代表，锂离子电池的商业化最早可以追溯至20世纪90年代，经过多年的研究锂离子电池已经具有成熟的电池技术路线。然而受锂元素地壳丰度限制，锂离子电池难以支撑目前日益增长的储能市场。钠离子电池工作原理和锂离子电池工作原理类似，且钠盐储量丰富，开采简单，在后续储能领域大规模应用方向更具优势。
[0003]钠离子电池主要由正极、负极、电解质、隔膜及附属部件构成。其中，正负极材料是影响钠离子电池体系性能的关键，而正极材料尤为突出。钠离子电池正极材料分为过渡金属氧化物、普鲁士白/蓝以及聚阴离子型三大类。其中聚阴离子型钠离子电池正极材料具有充放电时结构稳定、体积变化小的优点。在聚阴离子型钠离子电池正极材料中铁基钠电池具有最低的成本且无毒的优点，其中磷酸焦磷酸铁钠(Na4Fe3(PO4)2P2O7)为铁基钠电中的最具潜力的正极材料，其具有低成本、环境友好、高理论容量(129mAh/g)、循环性能优异和低体积膨胀(约4％)的优点。
[0004]目前针对磷酸焦磷酸铁钠的制备工艺，主要是通过制备磷酸铁作为原料，现有常见的制备工艺中，磷酸铁的制备已有较多的实现手段。经过实验发现磷酸氢铁作为原料制备磷酸焦磷酸铁钠更具优势，然而针对磷酸氢铁的制备，尚未发现较为成熟的工艺手段，在行业内仍属于相对空白阶段。

技术实现思路

[0005]鉴于以上内容，本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种电池级磷酸氢铁的制备方法和应用。通过本专利技术提供的制备方法，能够制备得到低硫低杂质的电池级磷酸氢铁，进一步能够满足制备低杂质的磷酸氢铁及钠离子正极材料，能够提高电池材料的利用率。同时该制备方法工艺流程简单，适于大规模工业生产中应用。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池级磷酸氢铁的制备方法，所述制备方法包括：
[0007]S10、按照一定比例，在硫酸亚铁溶液中加入双氧水溶液和磷酸二氢铵溶液进行氧化反应，得到第一中间液；
[0008]S20、在所述第一中间液中加入一定比例的氨水调节pH值及陈化反应，得到第二中间液；
[0009]S30、将所述第二中间液进行压滤、水洗，得到所述电池级磷酸氢铁。
[0010]优选地，所述双氧水溶液的滴加速度在50mL/min～80mL/min；及/或，所述磷酸二
氢铵溶液的滴加速度在80mL/min～120mL/min；及/或，所述氧化反应时间为1h；及/或，所述陈化反应时间为1h～3h。
[0011]优选地，所述双氧水与所述硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁的摩尔比为0.5～1。
[0012]优选地，所述磷酸二氢铵溶液的质量分数在10％～25％。
[0013]优选地，所述磷酸二氢铵溶液中磷酸二氢铵与所述硫酸亚铁中硫酸亚铁的摩尔比为1.3～1.8。
[0014]优选地，所述中间液的pH值为1.8～3.0。
[0015]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种电池级磷酸氢铁，由第一方面所提供的制备方法制得。
[0016]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电池级无水磷酸氢铁，由以下方法制得：将上述第二方面所提供的电池级磷酸氢铁进行闪蒸干燥、烧结、粉碎及包装，得到所述电池级无水磷酸氢铁；较佳地，所述烧结在400℃～500℃进行2h。
[0017]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种钠离子正极材料，由以下方法制得：按照一定比例，将碳酸钠与上述第二方面提供的电池级无水磷酸氢铁混合进行湿法研磨、喷雾干燥及烧结，得到中间粉，将所述中间粉经过气流磨粉碎得到Na4Fe3((PO4)2P2O7)钠离子正极材料；较佳地，所述碳酸钠与所述电池级无水磷酸氢铁的摩尔比为2:1。
[0018]第五方面，本专利技术实施例还提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述第三方面提供的钠离子正极材料。
[0019]本专利技术实施例提供的电池级磷酸氢铁的制备方法，工艺流程简洁、效率高，制备的电池级磷酸氢铁及进一步制备的电池级无水磷酸氢铁，具有低硫及低杂质的特点，并且其理论铁磷摩尔比与钠离子正极材料的理论铁磷摩尔比相契合，在制备钠离子正极材料的工艺中，从原料阶段就达到了铁磷元素均匀分布的特征，不需要额外添加铁源和磷源，简化了工艺和提高了材料纯度，进而提高电极材料及电池的电化学性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一实施例提供的电池级磷酸氢铁的制备方法流程图；
[0021]图2为本专利技术另一实施例提供的电池级磷酸氢铁制备电池级无水磷酸氢铁及钠离子电池正极材料的制备方法流程图；
[0022]图3为本专利技术的实施例1制备得到的电池级磷酸氢铁的XRD图；
[0023]图4为本专利技术的实施例1制备得到的电池级无水磷酸氢铁的XRD图；
[0024]图5为本专利技术的对比例1制备得到的电池级磷酸氢铁的XRD图；
[0025]图6为本专利技术的实施例1制备得到的电池级无水磷酸氢铁进一步制备的钠离子电池正极材料的XRD图；
[0026]图7为本专利技术的实施例1与对比例1制备的钠离子电池正极材料进一步制备的钠离子电池的容量曲线图；
[0027]图8为本专利技术的对比例1制备得到的电池级无水磷酸氢铁进一步制备的钠离子电池正极材料的XRD图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
[0030]请参考图1，本专利技术的目的在于提供，一种电池级磷酸氢铁的制备方法，电池级磷酸氢铁的化学式为Fe3(HPO4)4·
4H2O。所述制备方法包括：
[0031]S10、按照一定比例，在硫酸亚铁溶液中加入双氧水溶液和磷酸二氢铵溶液进行氧化反应，得到第一中间液；
[0032]S20、在所述第一中间液中加入一定比例的氨水调节pH值及陈化反应，得到第二中间液；
[0033]S30、将所述中间液进行压滤、水洗，得到所述电池级磷酸氢铁。
[0034]具体地，所述步骤S10包括：取100L反应釜作为反应容器，加入适量硫酸亚铁溶液，再加入适量双氧水溶液和磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池级磷酸氢铁的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S10、按照一定比例，在硫酸亚铁溶液中加入双氧水溶液和磷酸二氢铵溶液进行氧化反应，得到第一中间液；S20、在所述第一中间液中加入一定比例的氨水调节pH值及陈化反应，得到第二中间液；S30、将所述第二中间液进行压滤、水洗，得到所述电池级磷酸氢铁。2.根据权利要求1所述的电池级磷酸氢铁的制备方法，其特征在于，所述双氧水溶液的滴加速度在50mL/min～80mL/min；及/或，所述磷酸二氢铵溶液的滴加速度在80mL/min～120mL/min；及/或，所述氧化反应时间为1h；及/或，所述陈化反应时间为1h～3h。3.根据权利要求1所述的电池级磷酸氢铁的制备方法，其特征在于，所述双氧水与所述硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁的摩尔比为0.5～1。4.根据权利要求1所述的电池级磷酸氢铁的制备方法，其特征在于，所述磷酸二氢铵溶液的质量分数在10％～25％。5.根据权利要求4所述的电池级磷酸氢铁的制备方法，其特征在于，所述磷酸二氢铵溶液中磷酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：何雅，孙杰，魏义华，张熠，何健豪，何中林，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：