利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用。

背景技术：

1、磷肥以磷为主要养分的肥料，常见的化学磷肥例如包括过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉等。2007年，我国已经实现了磷肥净出口，产量达到1351万吨，之后更是维持着庞大的产量。随着磷肥产量越来越庞大，需要去库存化，磷肥产品需要向多样化产品、高价值产品方向进行变革。将磷肥进行二次加工后再利用，可以提高其附加值，具有重要意义。

2、随着新能源行业的发展，磷酸铁锂以及磷酸锰铁锂材料受到越来越多的关注，同时也带动了上游的锂、磷等原材料的价格上涨，导致锂离子电池及其正极材料的成本上升。

3、因此，提供一种低成本的磷肥再加工方法，以使再加工后的磷肥作为锂离子电池的原材料，具有重要意义。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，通过将磷肥再加工制备成锂离子电池正极材料所需的磷酸二氢铵，既可以实现磷肥的高价值利用，又能够有效降低锂离子电池的原材料成本。解决了磷肥产能过剩需要去库存化，以及新能源行业对磷源的迫切需求这两种供需矛盾。

2、本发明的第二目的在于提供一种所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法制得的电池级磷酸二氢铵在制备正极材料中的应用。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本申请提供了一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，包括如下步骤：

5、磷肥与水混合均匀后进行第一固液分离，除去不溶性杂质，得到磷肥溶液；

6、向所述磷肥溶液中加入碱进行除杂处理，经第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液；

7、向所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源至混合物料中的n元素和p元素的摩尔比≥3，结晶析出后进行第三固液分离，得到磷酸铵固体；

8、所述磷酸铵固体经加热分解后，得到电池级磷酸二氢铵。

9、在本发明一些具体的实施方式中，所述磷肥中的含磷化合物包括磷酸二氢钙、磷酸钙、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的至少一种；

10、优选地，所述磷肥中的磷元素的质量分数≥15％。

11、在本发明一些具体的实施方式中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种；

12、优选地，加入所述碱调节至所述磷肥溶液的ph为8～12。

13、在本发明一些具体的实施方式中，所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源的步骤前，还包括：将所述除杂后的磷铵溶液转移至温度为2～10℃的体系中。

14、在本发明一些具体的实施方式中，所述氮源包括氨水和/或氨气；

15、在本发明一些具体的实施方式中，所述结晶析出的时间为1～60h，优选为12～48h。

16、在本发明一些具体的实施方式中，所述加热分解的温度为100～150℃；

17、优选地，所述加热分解的时间为6～12h；

18、优选地，所述加热分解的终点为物料中的n元素和p元素的摩尔比为1:1。

19、在本发明一些具体的实施方式中，所述磷肥与所述水的质量比为1：0.5～3；

20、优选地，所述磷肥与水混合的温度为25～120℃；

21、优选地，所述磷肥与水混合的时间为3～24h。

22、在本发明一些具体的实施方式中，所述电池级磷酸二氢铵中的各杂质元素含量均≤100ppm。

23、本申请还提供了如上所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法制得的电池级磷酸二氢铵在制备正极材料中的应用。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、(1)本发明所提供的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，以廉价易得的磷肥为原料，实现了磷肥的高价值转变；通过采用加入碱除杂、加入氮源转化磷酸铵并结晶、以及加热分解等特定手段，制得了纯度高、可用于锂离子电池正极材料的电池级磷酸二氢铵，有效降低了生产锂离子电池的原材料成本。

26、(2)本发明所提供的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，不仅除杂效率高、磷的收率高，而且具有操作简单、易行，制备条件温和，工艺流程短，以及适合批量化生产等优点。

技术特征：

1.一种利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述磷肥中的含磷化合物包括磷酸二氢钙、磷酸钙、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述除杂后的磷铵溶液中加入氮源的步骤前，还包括：将所述除杂后的磷铵溶液转移至温度为2～10℃的体系中。

5.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述氮源包括氨水和/或氨气。

6.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述结晶析出的时间为1～60h，优选为12～48h。

7.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述加热分解的温度为100～150℃；

8.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述磷肥与所述水的质量比为1：0.5～3；

9.根据权利要求1所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法，其特征在于，所述电池级磷酸二氢铵中的各杂质元素含量均≤100ppm。

10.如权利要求1～9任一项所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法制得的电池级磷酸二氢铵在制备正极材料中的应用。

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法及其应用。所述的利用磷肥制备电池级磷酸二氢铵的方法包括：磷肥与水混合均匀后进行第一固液分离，除去不溶性杂质，得到磷肥溶液；向磷肥溶液中加入碱进行除杂处理，经第二固液分离，得到除杂后的磷铵溶液；向除杂后的磷铵溶液中加入氮源至混合物料中的N元素和P元素的摩尔比≥3，结晶析出后进行第三固液分离，得到磷酸铵固体；磷酸铵固体经加热分解后，得到电池级磷酸二氢铵。该方法既可以实现磷肥的高价值利用，又能够降低锂离子电池的生产成本。

技术研发人员：陶继尧,刘眠,李意能,郑立聪,李凤
受保护的技术使用者：曲靖市德方纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14