CN108101013A - 一种高品质电池级磷酸铁的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电极材料制备技术领域，具体涉及一种高品质电池级磷酸铁的生产方法。一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：(1)以聚合硫酸铁和磷酸盐和表面活性剂为反应物，先将聚合硫酸铁溶解成溶液，再加入0.05‑0.5M的磷酸盐和表面活性剂溶液反应，得到碱式磷酸铁浆料；(2)将碱式磷酸铁浆料压滤，再用磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值为2‑4，反应温度50‑80℃，反应时间为1‑4h，得白色磷酸铁浆料；(3)将白色磷酸铁浆料浆料固液分离，经洗涤、干燥，得电池级磷酸铁。本发明的方法利用聚合硫酸铁为铁源，比用硫酸亚铁为铁源，在生产过程中减少氧化剂的用量，简化工艺流程、生产成本低。

Description

一种高品质电池级磷酸铁的生产方法
技术领域
本发明属于电极材料制备技术领域，具体涉及一种高品质电池级磷酸铁的生产方法。
背景技术
磷酸铁作为生产理离子电池正级材料磷酸亚铁锂的原料，具有重要的应用价值，磷酸铁的生产方法也有多种，查阅中国专利文献得知：
CN101237042和CN10153155提供了一种由二价铁盐和磷酸反应后再用氧化剂进行氧化而成的方法，此方法因磷酸铁中含有碱式磷酸铁因而产品纯度难控制。CN101462704和CNlO132791提供的方法是先将二价铁氧化后，再与磷酸盐反应得碱式磷酸铁，最后用磷酸处理碱式磷酸铁得成品。此方法工艺较复杂，需要大量的氧化剂，成本会增加。CN1635648和CNl01172594提供了一种由三价铁盐和磷酸盐反应而成的方法，其中的铁盐主要是氧化铁、硝酸铁、硫酸铁等。此方法反应过程中因铁盐酸性强而需大量碱来调pH，且铁盐与磷酸反应后生成的磷酸铁中含有碱式磷酸铁，从而使产品的纯度受影响。CN101209819和CNl0l190785提供了一种由三价铁盐和磷酸等在高温下烧结而成的方法，此方法存在能耗大，污染严重等问题。CN105118995提供的方法是铁盐和磷酸盐加氧化剂加表面活性剂，生成有产品中含有碱式磷酸铁，从而使产品的纯度受影响，同时颗粒较大，活性较差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的电池级磷酸铁的生产方法。避免上述生产方法存在的不足，在生产过程中降低生产成本，提高产品的纯度，提高产品的品质。
本发明提供的技术方案如下：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
(1)以聚合硫酸铁和磷酸盐和表面活性剂为反应物，先将聚合硫酸铁溶解成铁离子浓度为0.05-0.5M的溶液，再加入0.05-0.5M的磷酸盐和表面活性剂溶液反应，反应温度控制在30-60℃，反应时间30-90min，得到碱式磷酸铁浆料；
(2)将碱式磷酸铁浆料压滤，再用0.02-0.5M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值为2-4，反应温度50-80℃，反应时间为1-4h，得白色磷酸铁浆料；
(3)将白色磷酸铁浆料浆料固液分离，经洗涤、干燥，得电池级磷酸铁。
作为优选，步骤(1)中所述的聚合硫酸铁为固体聚合硫酸铁或液体聚合硫酸铁。
作为优选，步骤(1)中所述的磷酸盐为括磷酸三钠、磷酸二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
作为优选，步骤(1)中所述的表面活性剂为聚乙二醇、NNO和MF中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的方法利用聚合硫酸铁为铁源，比用硫酸亚铁为铁源，在生产过程中减少氧化剂的用量，简化工艺流程、生产成本低。
(2)本发明的方法添加适量的表面活剂，能生产出不需要粉碎，粒径细小均匀、活性好的高品质产品。
附图说明
附图1是实施例1得到电池级磷酸铁产品的粒度分析图谱；
附图2是实施例2得到电池级磷酸铁产品的粒度分析图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度为0.1M溶液，过滤得滤液与0.1M的磷酸三钠和NNO的混合溶液反应，反应温度控制在50℃，反应时间30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.05M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值3，反应温度为60℃，反应时间为4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.52％，纯度99.6％；D10＝0.944um，D50＝2.048um，D90＝4.029um；比表面积：79.4m2/g，粒度分析见图1。
实施例2：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度0.2M溶液，过滤得滤液与0.2M的磷酸三钠和聚乙二醇的混合溶液反应，反应温度控制在55℃，反应时间30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.05M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值3，反应温度为70℃，反应时间为4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥碎，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.62％，纯度99.64％；D10＝0.937um，D50＝2.281um，D90＝4.863um；比表面积：81.2m2/g，粒度分析见图2。
实施例3：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度0.3M溶液，过滤得滤液与0.3M的磷酸二氢钠和MF的混合溶液反应，反应温度控制在65℃，反应时间30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.05M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值3，反应温度为75℃，反应时间为4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.53％，纯度99.57％；D10＝1.002um，D50＝2.407um，D90＝4.974um；比表面积：80.4m2/g。
实施例4：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度0.4M溶液，过滤得滤液与0.4M的磷酸二钠和MF与NNO的混合溶液反应，反应温度控制在60℃，反应时间50分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.1M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值2，反应温度为75℃，反应时间为3小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.73％，纯度99.77％；D10＝0.77um，D50＝1.734um，D90＝4.055um；比表面积：80.7m2/g。
实施例5：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度0.3M溶液，过滤得滤液与0.3M的磷酸三钠和聚乙二醇与MF的混合溶液反应，反应温度控制在65℃，反应时间30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.1M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值2，反应温度为80℃，反应时间为2小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.66％，纯度99.65％；D10＝0.862um，D50＝2.049um，D90＝4.820um；比表面积：81.5m2/g。
实施例6：
一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，包括如下步骤：
先将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水溶解成铁离子浓度0.4M溶液，过滤得滤液与0.4M的磷酸三钠和聚乙二醇与NNO的混合溶液反应，反应温度控制在65℃，反应时间60分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤用0.05M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值4，反应温度为80℃，反应时间为2小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥，得电池级磷酸铁产品。
Fe含量为29.74％，纯度99.75％；D10＝1.012um，D50＝2.301um，D90＝4.603um；比表面积：82.7m2/g。
对实施例1-6中制备得到的电池级磷酸铁产品进行性能测试，结果见表1。
表1本发明的生产方法制备得到的电池级磷酸铁产品的性能测试
由表1可知，本发明的方法得到的电池级磷酸铁产品的Fe含量均在29.5％以上，纯度高，粒径细小均匀、比表面积大。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种高品质电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以聚合硫酸铁和磷酸盐和表面活性剂为反应物，先将聚合硫酸铁溶解成铁离子浓度为0.05-0.5M的溶液，再加入0.05-0.5M的磷酸盐和表面活性剂溶液反应，得到碱式磷酸铁浆料；
(2)将碱式磷酸铁浆料压滤，再用磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值为2-4，反应温度50-80℃，反应时间为1-4h，得白色磷酸铁浆料；
(3)将白色磷酸铁浆料浆料固液分离，经洗涤、干燥，得电池级磷酸铁。
2.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚合硫酸铁为固体聚合硫酸铁或液体聚合硫酸铁。
3.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：步骤(1)中所述的磷酸盐为括磷酸三钠、磷酸二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：步骤(1)中所述的表面活性剂为聚乙二醇、NNO和MF中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：步骤(1)中反应温度为30-60℃，反应时间30-90min。
6.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：步骤(2)中磷酸溶液的浓度为0.02-0.5M。
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