一种高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法，所述方法包括如下步骤：首先配制磷酸溶液，将二价铁盐缓慢溶于所述酸液中，再加入氧化剂进行氧化，最后缓慢加入磷酸钠溶液，或者先加入磷酸钠溶液后再缓慢加入氧化剂进行氧化，之后加温进行反应，所得沉淀物为二水磷酸铁，经清洗过滤后脱水，即为无水磷酸铁。清洗排放液体为硫酸钠(芒硝)溶液，经回收结晶后可成为附加固体产品。
【专利说明】
一种高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于新能源电池材料领域，具体涉及一种电池级无水磷酸铁的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源产业以及动力电池的大力发展，正极材料磷酸铁锂以及上游材料磷酸铁的工业化也十分火热。磷酸铁的稳定工业化生产在作为磷酸铁锂正极材料中表现的较好的电化学性能正逐步取代草酸亚铁而成为主流的骨架材料。目前工业中制备磷酸铁方法基本是两类，一类是使用单质铁粉与硫酸反应制备，生产工艺不安全，而且硫酸的回用等问题对环境的污染很大，越来越不适应环保要求。第二类是使用亚铁溶液氧化后与磷酸氢铵或者是磷酸与氨水加热反应，反应过程中有氨气释放，而且排放物中还有氨氮物质，同样面临着环境问题。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产成本低、产品纯度高，环境友好的高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法。
[0004]本发明提供一种高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0005]I)配制磷酸溶液，将浓磷酸加水稀释到3%?6%，并且控制pH范围在1.2?1.8之间；
[0006]2)将二价铁盐缓慢溶于所述酸液中形成溶液；
[0007]3)向步骤2)的溶液中加入氧化剂进行氧化，再缓慢加入磷酸钠溶液，或者向步骤
2)的溶液中先加入磷酸钠溶液后再缓慢加入氧化剂进行氧化，之后进行升温反应，所得沉淀物为二水磷酸铁;以及
[0008]4)将步骤3)的二水磷酸铁清洗过滤后脱水，即为无水磷酸铁。
[0009]在一个实施方式中，上述方法步骤I)中的所述浓磷酸可以是85%的工业浓磷酸。
[0010]在一个实施方式中，上述方法步骤2)中的所述二价铁盐为七水硫酸亚铁。
[0011]在一个实施方式中，所述七水硫酸亚铁与所述磷酸的摩尔比范围是1:0.3?0.4，优选 1:0.35。
[0012]在一个实施方式中，上述方法步骤3)中的所述氧化剂为双氧水，优选为30%的双氧水水溶液。所述七水硫酸亚铁与双氧水中的过氧化氢的摩尔比范围为1:0.5?0.8。
[0013]在一个实施方式中，所述磷酸钠溶液为十二水磷酸钠配制的溶液，浓度范围为14.5%?16.5%，优选15.0%?15.5%。所述七水硫酸亚铁与十二水磷酸钠的摩尔比范围为 1:0.67 ?0.8。
[0014]在一个实施方式中，上述方法步骤3)中的反应温度为500C?90 °C，反应时间为2-4小时。
[0015]在一个实施方式中，上述方法步骤4)中，使二水磷酸铁清洗过滤后在550°C土 10°C下进行脱水。[ΟΟ??]在一个实施方式中，上述方法进一步包括将步骤4)中清洗二水磷酸铁的清洗排放液体(即为硫酸钠(芒硝)溶液)经回收结晶制得附加固体产品的步骤。
[0017]优选地，上述反应的反应方程式如下:
[0018]6FeS04.7H20+2H3P04+3H202+4Na3P04.12H20 = 6FeP04.2H20|+6Na2S04.1H2O+24H20
[0019]本发明的方法具有以下优点:
[0020]1.根据本发明中的反应，ImoI七水硫酸亚铁只需要0.33moI的磷酸即可，配料中减少了酸的使用，本发明中使用磷酸既可以作为酸液，又可以提供部分P043—。
[0021]2.本发明中使用磷酸钠代替氨水等pH调节剂，既可以提供碱性环境，又可以提供部分P043—，Imol七水硫酸亚铁只需要0.67mol的磷酸钠反应，而且反应中生成的硫酸钠结晶后，有很好的经济价值。
[0022]3.对环境友好，生产中无氨气释放，排放中无氨氮物质。
[0023]因此，通过本发明的方法生产磷酸铁，在整个工艺减少了磷酸的使用，具有反应稳定、可控性强、工艺流程简易、无污染物生成、产物可回收利用、生成物纯度高以及投入成本低等优点。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]实施例1:
[0026]1.将38.44g的工业85 %浓磷酸溶于0.8kg的水，配制成酸液，可适量调节水量并控制酸液的PH值范围为1.2?1.8;
[0027]2.向上述酸液中加入278g七水硫酸亚铁，搅拌均匀后在溶液中缓慢加入56.67g的30 %的双氧水进行氧化，温度范围35°C?50°C ;
[0028]3.将253g的十二水磷酸钠加入到1.4kg的水中配成磷酸钠溶液，并缓慢加入上述溶液中，反应出现白色沉淀，并继续升温到50?90°C保温2?4小时；
[0029]4.将上述白色沉淀清洗、过滤后放入气氛炉中加温到5500C 土 10°C脱水，脱水后的沉淀物为磷酸铁粉末，清洗液结晶后再次利用。
[0030]实施例2:
[0031 ] 1.将19.22g的工业85%磷酸溶于0.4kg的水，配制成酸液，可适量调节水量并控制酸液的pH值范围为1.2?1.8;
[0032]2.向上述酸液中加入139g七水硫酸亚铁并搅拌均匀；
[0033]3.将126.67g的十二水磷酸钠加入到0.7kg的水中配成磷酸钠溶液，并缓慢加入上述溶液中；
[0034]4.然后向溶液中缓慢加入28.3g的30 %双氧水进行氧化，反应出现白色沉淀，并升温到50?90°C保温2?4小时；
[0035]5.将上述白色沉淀清洗、过滤后放入气氛炉中加温到550°C ± 10°C脱水，脱水后的沉淀物为磷酸铁粉末，清洗液结晶后再次利用。
[0036]本发明的保护范围并不仅限于以上实施例，应包括权利要求书中的全部内容，而且本领域技术人员从以上的实施例即可实现权利要求中的全部内容。
【主权项】
1.一种高纯度电池级无水磷酸铁的制备方法，所述方法包括以下步骤: 1)配制磷酸溶液，将浓磷酸加水稀释到3%?6 %，并且控制pH范围在1.2?1.8之间； 2)将二价铁盐缓慢溶于所述磷酸溶液中形成溶液； 3)向步骤2)的溶液中加入氧化剂进行氧化，再缓慢加入磷酸钠溶液，或者先加入磷酸钠溶液后再缓慢加入氧化剂进行氧化，之后进行加温反应，所得沉淀物为二水磷酸铁;以及 4)将步骤3)的二水磷酸铁清洗过滤后脱水，即为无水磷酸铁。2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤2)中的所述二价铁盐为七水硫酸亚铁。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述七水硫酸亚铁与磷酸的摩尔比范围是1:0.3?0.4，优选 1:0.35。4.如权利要求2所述的方法，其中，步骤3)中的所述氧化剂为双氧水，所述磷酸钠溶液为十二水磷酸钠配制的溶液。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述氧化剂为30%的双氧水水溶液。6.如权利要求4所述的方法，其中，所述七水硫酸亚铁与所述双氧水中的过氧化氢的摩尔比范围是1:0.5?0.8，所述七水硫酸亚铁与所述十二水磷酸钠的摩尔比范围是1:0.67?0.8。7.如权利要求1所述的方法，其中，步骤3)中的反应温度为500C?900C，反应时间为2-4小时。8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤4)中的二水磷酸铁在5500C ± 10 °C下进行脱水。9.如权利要求1所述的方法，其中，步骤4)中清洗二水磷酸铁的清洗排放液体为硫酸钠溶液。
【文档编号】C01B25/37GK106044737SQ201610668766
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月15日 公开号201610668766.6, CN 106044737 A, CN 106044737A, CN 201610668766, CN-A-106044737, CN106044737 A, CN106044737A, CN201610668766, CN201610668766.6
【发明人】吕霄, 李民, 吕宏, 白皓, 吴晓鹏
【申请人】河北安耐哲新能源技术有限公司