CN102050435B - 一种电池级磷酸铁的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池级磷酸铁的生产方法，先将聚合硫酸铁溶解成铁离子浓度0.03～0.3M溶液，再加入磷酸盐溶液，生成碱式磷酸铁浆料，再将浆料固液分离；分离后的碱式磷酸铁加入磷酸溶液中进行处理，调pH值，然后过滤、洗涤、烘干得电池级磷酸铁。本发明利用聚合硫酸铁为三价铁离子及酸性较硫酸铁等铁盐酸性弱特点，在生产过程中减少碱的用量，工艺流程简单、生产成本低，产品纯度高，Fe含量大于29％，纯度大于99％，且粒径细小均匀，特别适用于锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的生产。

Description

一种电池级磷酸铁的生产方法
技术领域
本发明属于电极材料的制造方法，尤指一种电池级磷酸铁的生产方法。
技术背景
磷酸铁作为生产锂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：CN1635648和CN101172594提供了一种由三价铁盐和磷酸盐反应而成的方法，其中的铁盐主要是氯化铁、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CN101190785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。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CN101327918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，调pH值时耗碱量较大。
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，在生产过程中减少碱的用量，降低生产成本，提高产品的纯度。
本发明所述磷酸铁的生产方法，是以聚合硫酸铁和磷酸盐为反应物，先将聚合硫酸铁溶解成铁离子浓度为0.03～0.3M溶液，再加入0.03～0.3M的磷酸盐溶液进行反应，生成碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；再用0.4～0.7M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值1～3，反应温度为50～90℃，反应时间为1～4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥、粉碎，即得电池级磷酸铁。
所述的聚合硫酸铁为固体聚合硫酸铁或液体聚合硫酸铁。
所述的磷酸盐包括磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等可溶性盐。
铁离子和磷酸盐中磷酸根离子的摩尔比为1.0∶0.9～1.1。
本发明的积极效果是：1)利用聚合硫酸铁酸性较硫酸铁等铁盐酸性弱的特点，从而在生产过程中减少碱的用量，降低生产成本；2)聚合硫酸铁为三价铁离子，简化了生产工艺，产品纯度高且粒径细小均匀，从而更有利于工业化生产。
具体实施方式
实施例1：
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0.1～0.3M溶液，将聚合硫酸铁溶液静置，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中与0.1～0.3M的磷酸盐溶液反应，反应温度控制在40～75℃，反应时间30～70分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；再用0.4～0.7M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值1～3，反应温度为50～90℃，反应时间为1～4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经过滤、洗涤、干燥、粉碎，得电池级磷酸铁，产品Fe含量为29.32％，纯度99.4％。
实施例2：
将固体聚合硫酸铁投入溶解釜中，加水配成铁离子浓度为0.15M溶液，静置，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中；
将磷酸氢二铵溶解成浓度为0.14M的溶液，加入反应釜中与聚合硫酸铁反应，控制温度55℃，保温30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；
在处理釜中将磷酸配成0.5M溶液，再把压滤后的碱式磷酸铁物料投入处理釜中，用氨水调溶液pH值至2，保持温度65℃，反应4小时，得白色磷酸铁浆料，过滤，洗涤，烘干得电池级磷酸铁。所得产品Fe含量为29.41％，纯度99.5％。
实施例3：
将固体聚合硫酸铁加入溶解釜中，加水配成铁离子浓度为0.12M溶液，静置，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中；
将磷酸二氢铵溶解成浓度为0.12M溶液，加入至反应釜中与聚合硫酸铁反应，控制温度75℃，保温30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；
在处理釜中将磷酸配成0.5M溶液，再把压滤后的碱式磷酸铁物料加入处理釜中，用氨水调溶液pH值至2，保持温度75℃，反应3小时，得白色磷酸铁浆料，过滤，洗涤，烘干得电池级磷酸铁。产品Fe含量为29.52％，纯度99.5％。
实施例4：
将液体聚合硫酸铁加入溶解釜中，加水配成铁离子浓度为0.17M溶液，静置，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中；
将磷酸铵溶解成浓度为0.16M溶液，加入反应釜中与聚合硫酸铁反应，控制温度65℃，保温30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；
在处理釜中将磷酸配成0.6M溶液，再把压滤后的碱式磷酸铁物料加入处理釜中，用氨水调溶液pH值为2，保持温度90℃，反应1小时，得白色磷酸铁浆料，过滤，洗涤，烘干得电池级磷酸铁。所得产品Fe含量为29.43％，纯度99.5％。
实施例5：
将液体聚合硫酸铁加入溶解釜中，加水配成铁离子浓度为0.15M溶液，静置，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中；
将磷酸三钠溶解成浓度为0.14M溶液，加入反应釜中与聚合硫酸铁反应，控制温度60℃，保温30分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；
在处理釜中将磷酸配成0.5M溶液，再把压滤后的碱式磷酸铁物料加入处理釜中，用氨水调溶液pH值为2，保持温度80℃，反应2小时，得白色磷酸铁浆料，过滤，洗涤，烘干得电池级磷酸铁。所得产品Fe含量为29.31％，纯度99.4％。
实施例6：
将液体聚合硫酸铁加入溶解釜中，加水配成铁离子浓度为0.12M溶液，待溶液澄清后，取上层清液至反应釜中；
将磷酸氢二铵溶解成浓度为0.12M溶液，投入至反应釜中与聚合硫酸铁反应，控制温度55℃，保温30分钟，得碱式磷酸铁浆料，压滤；
在处理釜中将磷酸配成0.5M溶液，再把压滤后的碱式磷酸铁物料投入处理釜中，用氨水调溶液pH值为2.5，保持温度60℃，反应4小时，得白色磷酸铁浆料，过滤，洗涤，烘干得电池级磷酸铁，产品Fe含量为29.46％，纯度99.5％。

Claims (4)

1.一种电池级磷酸铁的生产方法，其特征在于：以聚合硫酸铁和磷酸盐为反应物，先将聚合硫酸铁溶解成铁离子浓度为0.03～0.3M溶液，再加入0.03～0.3M的磷酸盐溶液反应，反应温度控制在40～75℃，反应时间30～70分钟，得碱式磷酸铁浆料，将浆料压滤；再用0.4～0.7M的磷酸溶液处理压滤后的碱式磷酸铁，调溶液pH值为1～3，反应温度50～90℃，反应时间为1～4小时，得白色磷酸铁浆料，将浆料固液分离，经洗涤、干燥、粉碎，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：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：所述的磷酸盐包括磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵可溶性盐。
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：所述铁离子和磷酸盐中磷酸根离子的摩尔比为1.0∶0.9～1.1。
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