CN105399143A - 一种磷酸铁锂用氧化铁红及其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源粉体技术领域，特别涉及是涉及一种磷酸铁锂用氧化铁红制备方法，将电子级工业超纯水和钢厂氧化铁红分散；用筛网过筛，筛除大颗粒物质；用卧式砂磨机研磨；进行磁过滤；加入铁基化合物；用料水分离装置处理得到氧化铁红浆料；喷雾干燥；与电子级工业超纯水混合分散，用料水分离装置处理后进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂用氧化铁红，得到磷酸铁锂用氧化铁红。本发明与沉淀法磷酸铁锂用氧化铁红工艺比，具有环境影响低，得料率高，分散性好，粒径分布更窄，比表面可以更高的优势；与现有鲁斯纳法磷酸铁锂用氧化铁红比，性能获得较大提高的优势。

Description

一种磷酸铁锂用氧化铁红及其制备方法及应用
技术领域
本发明属于新能源粉体技术领域，特别涉及是涉及一种钢厂氧化铁红后处理制备磷酸铁锂用氧化铁红及其制备方法及应用。
背景技术
国内现有磷酸铁锂正极材料制备工艺根据铁源不同，主要有三类——草酸亚铁工艺、氧化铁红工艺和磷酸铁工艺。而就铁源获得的便捷性与环保性两方面考虑，现有氧化铁红制备过程全部或部分通过废弃物综合利用取得，制备工艺相较另两种工艺历史久远，品质控制技术相对更加成熟，资源相对而言更易获得，价格相对而言更加便宜，因而更有可能短期内实现规模供应。现有磷酸铁锂用氧化铁红主要通过两种工艺获得——鲁斯纳法工艺和沉淀法工艺。鲁斯纳法工艺铁红是钢厂酸再生工艺的副产物，较沉淀法铁红量更大且价格更低廉，但过程控制能力与品质一致性上差于沉淀法铁红；而沉淀法铁红是颜料铁红厂商的主要产品，控制手段更加多样化，因而品质更加稳定。沉淀法法铁红由于拥有更小的粒径、更大的比表面积以及更好的分散性，因而较钢厂铁红更得到现有磷酸铁锂制备厂家的青睐。当然，现有一些研究机构也对钢厂铁红进行一些深度开发，但效果欠佳，总体性能上仍与沉淀法铁红有一定差距，勉强能用在中低端的磷酸铁锂正极材料上。
针对现有技术的弱点，本发明提供一种磷酸铁锂用氧化铁红及其制备方法及应用，本发明成本低、能耗低、综合利用原料且产品品质相当或高于沉淀法铁红。
发明内容
本发明的目的，在于克服上述方法的缺点和不足，提供一种成本低、能耗低、综合利用原料且产品品质相当或高于沉淀法铁红的磷酸铁锂用氧化铁红及其制备方法及应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种磷酸铁锂用氧化铁红的制备方法，包括如下步骤：
(1)将电子级工业超纯水和钢厂氧化铁红按质量比1-2:1比例混合分散成氧化铁红悬浮液；
(2)将氧化铁红悬浮液用筛网过筛，筛除大颗粒物质，得到筛后氧化铁红悬浮液；
(3)用卧式砂磨机研磨筛后氧化铁红悬浮液，得到研磨溶液；
(4)将研磨溶液进行磁过滤，控制流速1-5m3/h，得到粗滤溶液；
(5)粗滤溶液里加入质量浓度为4-10％的铁基化合物悬浮溶液，使铁基化合物和氧化铁红的质量比为1:1000-10000,得到后悬浮溶液；这样可以改善产品活性，有利用电子平衡。
(6)用料水分离装置处理后悬浮溶液，得到40-60％的氧化铁红浆料；这样得到氧化铁红的粒径分布窄。
(7)喷雾干燥氧化铁红浆料，得到初步氧化铁红；
(8)将初步氧化铁红与电子级工业超纯水按质量比1：5-10比例混合分散，用料水分离装置处理后进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂用氧化铁红。
优选的，步骤(1)中，使用高速分散机进行预分散。
优选的，步骤(2)中，筛网的目数为40-80。
优选的，步骤(3)中，所述研磨温度通过夹套冷却系统控制研磨温度为30-60℃，研磨介质与腔体构造为全陶瓷材质。因为铁红很细，原有的其他技术收得率很低，因此采用此技术可以提高成品率，另外，由于电池用材料纯度很高，因而超滤材料可以减少污染。
优选的，步骤(4)中，使用磁棒过滤器进行磁过滤，并采用液体流动形式。
优选的，步骤(5)中铁基化合物为Fe(OH)2，质量比为1:5000-10000。
优选的，步骤(6)和(8)中，所述料水分离装置为离心分离机。
优选的，步骤(7)和(8)中，喷雾干燥的温度在200-300℃。
一种磷酸铁锂用氧化铁红，按权利要求1-8中任一项所述的方法制备，其特征在于所述磷酸铁锂用氧化铁红的Fe2O3质量百分比为于99-100％；水溶盐质量百分比为0-0.1％；Cu、Ni、Zn、Cr含量分别为0-200ppm。
上述磷酸铁锂用氧化铁红在电池行业的应用。尤其用作电池正极。
本发明的有益效果是：
本发明与沉淀法磷酸铁锂用氧化铁红工艺比，具有成本低，环境影响低，得料率高，分散性好，粒径分布更窄，比表面可以更高的优势；与现有鲁斯纳法磷酸铁锂用氧化铁红比，性能获得较大提高的优势。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1
本实施例的钢厂氧化铁红后处理制备磷酸铁锂用氧化铁红的工艺包括如下步骤：
1)开低速搅拌，一边加入电子级工业超纯水，一边投入1吨氧化铁红，，加水量为原料量的1倍，投料完毕，开启高速分散机搅拌2小时；
2)选用40目筛网进行预过筛；
3)打入卧式砂磨机，控制研磨温度为60℃进行研磨；
4)进行磁过滤，控制流速1m3/H；
5)加入1L的浓度为10g/100ml的Fe(OH)2；
6)使用离心分离机分离，得到下层氧化铁红浆料；
7)使用300℃进行喷雾干燥；
8)加入电子级工业超纯水，控制水料比为7，进行循环搅拌2小时；
9)重复步骤6)7)。
实施例2
本实施例的钢厂氧化铁红后处理制备磷酸铁锂用氧化铁红的工艺包括如下步骤：
1)开低速搅拌，一边加入电子级工业超纯水，一边投入1吨氧化铁红，，加水量为原料量的1.5倍，投料完毕，开启高速分散机搅拌1.5小时；
2)选用50目筛网进行预过筛；
3)打入卧式砂磨机，控制研磨温度为50℃进行研磨；
4)进行磁过滤，控制流速3m3/H；
5)加入2L的浓度为5g/100ml的Fe(OH)2；
6)使用离心分离机分离，得到下层氧化铁红浆料；
7)使用250℃进行喷雾干燥；
8)加入电子级工业超纯水，控制水料比为6，进行循环搅拌1.5小时；
9)重复步骤6)7)。
实施例3
本实施例的钢厂氧化铁红后处理制备磷酸铁锂用氧化铁红的工艺包括如下步骤：
1)开低速搅拌，一边加入电子级工业超纯水，一边投入1吨氧化铁红，，加水量为原料量的2倍，投料完毕，开启高速分散机搅拌1小时；
2)选用60目筛网进行预过筛；
3)打入卧式砂磨机，控制研磨温度为40℃进行研磨；
4)进行磁过滤，控制流速5m3/H；
5)加入2L的浓度为10g/100ml的Fe(OH)2；
6)离心分离机分离，得到下层氧化铁红浆料；
7)使用200℃进行喷雾干燥；
8)加入电子级工业超纯水，控制水料比为5，进行循环搅拌2小时；
9)重复步骤6)7)。
测试结果：
1、将上述三个实施例中制得的磷酸铁锂用氧化铁红进行测试，具体数据如下表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3
D50(平均nm) 220 310 389
Fe2O3含量(％) 99.4 99.7 99.2
水溶盐含量(％) 0.02 0.05 0.08
Cu含量(ppm) 167 162 189
Ni含量(ppm) 135 142 174
Zn含量(ppm) 186 179 166
Cr含量(ppm) 153 127 167
以上实施例，D50粒径在200-400nm，氧化铁红Fe2O3含量大于99％，水溶盐含量在0.1％以下，Cu、Ni、Zn、Cr含量在分别在200ppm以下。
2、将上述三个实施例制得的磷酸铁锂用氧化铁红通过如下工艺制得的磷酸铁锂正极材料:
工艺：
扣电测试指标如下：
实施例1 实施例2 实施例3
扣电测试(mah/g) 154 158 156
相应制得的磷酸铁锂正极材料扣电测试，容量值在150mah/g以上。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种磷酸铁锂用氧化铁红的制备方法，包括如下步骤：
(1)将电子级工业超纯水和钢厂氧化铁红按质量比1-2:1比例混合分散成氧化铁红悬浮液；
(2)将氧化铁红悬浮液用筛网过筛，筛除大颗粒物质，得到筛后氧化铁红悬浮液；
(3)用卧式砂磨机研磨筛后氧化铁红悬浮液，得到研磨溶液；
(4)将研磨溶液进行磁过滤，控制流速1-5m3/h，得到粗滤溶液；
(5)粗滤溶液里加入质量浓度为4-10％的铁基化合物悬浮溶液，使铁基化合物和钢厂氧化铁红的质量比为1:1000-10000,得到后悬浮溶液；
(6)用料水分离装置处理后悬浮溶液，得到40-60％的氧化铁红浆料；
(7)喷雾干燥氧化铁红浆料，得到初步氧化铁红；
(8)将初步氧化铁红与电子级工业超纯水按质量比1：5-10比例混合分散，用料水分离装置处理后进行喷雾干燥，得到磷酸铁锂用氧化铁红。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述分散是使用高速分散机进行。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述筛网的目数为40-80。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述研磨温度通过夹套冷却系统控制研磨温度为30-60℃，研磨介质与腔体构造为全陶瓷材质。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(4)中，所述磁过滤是使用磁棒过滤器进行，并采用液体流动形式。
6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(5)中所述铁基化合物为Fe(OH)2；所述铁基化合物和钢厂氧化铁红的质量比为1:5000-10000。
7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(6)和(8)中，所述料水分离装置为离心分离机。
8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂用氧化铁红的工艺，其特征在于：步骤(7)和(8)中，所述喷雾干燥的温度在200-300℃。
9.一种磷酸铁锂用氧化铁红，按权利要求1-8中任一项所述的方法制备，其特征在于所述磷酸铁锂用氧化铁红的Fe2O3质量百分比为于99-100％；水溶盐质量百分比为0-0.1％；Cu、Ni、Zn、Cr含量分别为0-200ppm。
10.一种磷酸铁锂用氧化铁红在电池行业的应用。
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