用磷铁制备电池级磷酸铁的方法

摘要

本发明公开了一种用磷铁制备电池级磷酸铁的方法。该方法是将磷铁通过研磨至一定粒度后，加入混合酸液加热溶解，过滤得到滤液，通过对滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽等物理化学方法进行去除杂质元素，浓缩滤液，加热至60℃—95℃之间，利用磷酸铁溶胶诱导制备磷酸铁，得到高纯、具有微尺寸球型电池级磷酸铁。本发明方法制备出的磷酸铁杂质含量少，粒度分布均匀，适用于进一步制备电池级磷酸铁锂。

权利要求

1.用磷铁制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于：它包括如下步骤：（1）将磷铁研磨至200—300目之间，加入磷酸与盐酸、硝酸或硫酸中一种以上的混合酸液，加热至60℃—100℃溶解，过滤，滤液用于制备磷酸铁；

（2）通过对滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽四种方法去除杂质硅、锰、钙、镁、钾、钠元素；

（3）将上述处理后滤液加热浓缩，加入磷酸铁溶胶，通过诱导结晶、洗涤、干燥制备电池级磷酸铁；

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所述混合酸液是指浓度为0.5mol·L -8 mol·L 的磷酸与浓度为0.5mol·L -8 -1mol·L 的盐酸、硝酸或硫酸所构成的混合溶液，溶解体系中将磷元素与铁元素摩尔比控制在4:1—6:1的范围之内；

所述磷酸铁溶胶由磷酸铁分散于去离子水、乙醇、甲醇或丙酮溶剂中，在20-100℃的条件下搅拌后用超声波振动分散，磷酸铁溶胶粒径在10-1000nm之间，浓度在0.0006 -1 -1mol·L -0.006 mol·L 范围之内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述膜滤操作过程中滤膜的孔径在0.1-5微米。

说明书

用磷铁制备电池级磷酸铁的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及磷酸盐，特别涉及由磷铁制备电池级磷酸铁的方法。

背景技术

[0002] 磷酸铁锂由于具有高理论容量（170mAh/g）、高工作电压（3.5V左右的电压平台）、循环性能好、无记忆效应等优良性能，且具有价廉、环境友好的优点，因此具有取代成本较高的LiCoO2而成为新一代锂离子电池正极材料，而且有望成为电动汽车等所需大型储能电池的重要材料。

[0003] 固相反应法是目前磷酸铁锂生产和研究过程中广泛使用的方法，磷酸铁逐渐成为碳热还原法中制作磷酸铁锂的重要前驱体。在CN 101337666A、CN 15181537A、CN1635648A、CN 101559935A、CN 101559935A等专利中均用磷酸铁提供铁源与磷源制作性能优良的电池级磷酸铁锂。

[0004] 相关文献及实验研究表明，磷酸铁的制备通常用三价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐溶液混合，利用氨水或碱液控制pH值在1.8左右，在85℃左右加热条件下结晶而成；磷酸铁也可用二价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐构成混合溶液，通过氧化剂与碱液控制反应条件，得到磷酸铁晶体。在CN 101640268A、CN 101172594A、CN 101692488A、CN 101462704A、CN 101519195A、CN 101695998A、CN 101708834A等专利中均用氨水或碱液精确控制反应体系的pH，制备电池级磷酸铁。但在工业化生产过程中，一方面难以有效地通过碱液控制所有反应区域达到均匀的pH值，会带来三价铁的水解，从而产生杂质；另一方面，氨水或其它碱液的使用增加磷酸铁锂的生产成本，同时可能引进杂质，同时由于原料中铁盐成本较高，使得磷酸铁成本较高。针对目前磷酸铁的研究现状，开发了以黄磷生产副产品磷铁为原料，通过湿法溶解，以膜滤、重结晶、碳吸附、络合隐蔽等物理化学方法除杂，利用不需要氨水或其它碱液控制pH值的制备磷酸铁的方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是：提供一种以磷铁为原料，通过混合酸液湿法溶解，利用不需要氨水或其它碱液控制pH值的溶胶法制备电池级磷酸铁的方法。

[0006] 本发明的技术方案：它包括如下步骤：

[0007] 步骤1：将磷铁研磨至200—300目之间，加入磷酸与盐酸、硝酸或硫酸中的一种以上混合酸液，加热至60℃—100℃溶解，过滤。

[0008] 步骤2：对上述滤液进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽的方法去除杂质，浓缩后用于结晶制备磷酸铁。

[0009] 步骤3：在上述浓缩液中加入磷酸铁溶胶，利用溶胶结晶法诱导析出磷酸铁，经过滤、洗涤、干燥制备电池级磷酸铁。

[0010] 步骤1中所述混合酸液是指浓度为0.5mol·L-1-8 mol·L-1的磷酸与浓度为-1 -10.5mol·L -8 mol·L 的盐酸、硝酸或硫酸所构成的混合溶液，溶解体系中将磷元素与铁