CN110304617A - 一种低成本正磷酸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，本发明公开了一种低成本正磷酸铁的制备方法，包括将溶解后的原液与氧化剂分别加入反应器中，控制反应温度、物料滴加速率以及调控体系PH，加料完成后，陈化至反应完全。本发明用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本将低，溶解效果更明显，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本。

Description

一种低成本正磷酸铁的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低成本正磷酸铁的制备方法。
背景技术
磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。是铁盐溶液和磷酸钠作用的盐，其中的铁为正三价。其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料以及催化剂。
传统的磷酸铁制备方法之二是用纯铁与过量比200％的磷酸混合，增加铁单质在混合液中的溶解度，然后添加氧化剂生成磷酸铁。由于磷酸根的过量导致成品的铁磷比偏低，对后端产品的性能产生较大的影响。在提高产品的成本的同时也增加了对环境的污染。
发明内容
本发明提出了一种低成本正磷酸铁的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种低成本正磷酸铁的制备方法包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为45-55℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为130-150mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的控制：控制反应温度40-90℃，调控体系pH为1.6～2.3；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤2-5次获得固体磷酸铁；
S5、脱水。
优选的，在S1溶解步骤中，反应温度范围是40-60℃，反应时间为1-6h。
优选的，所述S1溶解步骤中的铁源所用的铁为工业废铁，将所述铁源置于反应釜中，然后将所述混酸溶液加入到反应釜中。
优选的，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水。
优选的，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体。
优选的，酸铁晶体的直径为0.5～10微米。
优选的，S5脱水具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在100-150摄氏度，时间控制在8-13分钟，产出干燥的磷酸铁。
本发明提出的一种低成本正磷酸铁的制备方法，有益效果在于该种低成本正磷酸铁的制备方法用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本降低，溶解效果更明显，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
一种低成本正磷酸铁的制备方法，包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液，反应温度范围是40℃，反应时间为1h，铁源所用的铁为工业废铁，将铁源置于反应釜中，然后将混酸溶液加入到反应釜中，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水，用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本将低，溶解效果更明显；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为45℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为130mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的在控制：控制反应温度40℃，调控体系pH为1.6；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤2次获得固体磷酸铁，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体，酸铁晶体的直径为0.5微米，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本；
S5、脱水，具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在40摄氏度，时间控制在8分钟，产出干燥的磷酸铁，能够有效的提高产品的纯度，将粘附在产品水分蒸发。
实施例2
一种低成本正磷酸铁的制备方法，包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液，反应温度范围是45℃，反应时间为2h，铁源所用的铁为工业废铁，将铁源置于反应釜中，然后将混酸溶液加入到反应釜中，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水，用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本将低，溶解效果更明显；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为46℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为135mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的在控制：控制反应温度50℃，调控体系pH为1.8；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤2-5次获得固体磷酸铁，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体，酸铁晶体的直径为0.7微米，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本；
S5、脱水，具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在120摄氏度，时间控制在9分钟，产出干燥的磷酸铁，能够有效的提高产品的纯度，将粘附在产品水分蒸发。
实施例3
一种低成本正磷酸铁的制备方法，包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液，反应温度范围是50℃，反应时间为4h，铁源所用的铁为工业废铁，将铁源置于反应釜中，然后将混酸溶液加入到反应釜中，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水，用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本将低，溶解效果更明显；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为50℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为140mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的在控制：控制反应温度75℃，调控体系pH为2.0；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤4次获得固体磷酸铁，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体，酸铁晶体的直径为7微米，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本；
S5、脱水，具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在120摄氏度，时间控制在9分钟，产出干燥的磷酸铁，能够有效的提高产品的纯度，将粘附在产品水分蒸发。
实施例4
一种低成本正磷酸铁的制备方法，包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液，反应温度范围是60℃，反应时间为6h，铁源所用的铁为工业废铁，将铁源置于反应釜中，然后将混酸溶液加入到反应釜中，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水，用混酸溶解铁和用双氧水氧化取代传统工艺中的磷酸溶铁，成本将低，溶解效果更明显；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为55℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为150mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的在控制：控制反应温度90℃，调控体系pH为2.3；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤5次获得固体磷酸铁，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体，酸铁晶体的直径为10微米，制备出的玫瑰花和玫瑰花蕾状磷酸铁显示出非常好的电化学性能，特别是高倍率性能和低温性能，该方法也减少了环境的污染，同时也降低了生产的成本；
S5、脱水，具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在50摄氏度，时间控制在13分钟，产出干燥的磷酸铁，能够有效的提高产品的纯度，将粘附在产品水分蒸发。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、溶解：将铁源与混酸溶液置于反应釜中，加热溶解，获得主要成分为Fe(H2PO4)2的反应液；
S2、氧化：具体的步骤如下：
M1、引流：在反应温度为45-55℃下，将氧化剂细流借助玻璃棒缓慢加入体系中，物料滴加速率为130-150mL/min；
M2、搅拌：添加过程持续搅拌，且搅拌沿顺时针或逆时针进行搅拌，搅拌至工艺终点；
M3、反应条件的控制：控制反应温度40-90℃，调控体系pH为1.6～2.3；
S3、陈化：将反应至终点的混合液升温陈化，至混合液颜色转为白色后继续恒温陈化60min，加入的氧化剂过量130wt％，使溶解氧化后的Fe全部转化为磷酸铁；
S4、洗涤：对陈化后的料液压滤进行固液分离，分离后将固相冲水洗涤2-5次获得固体磷酸铁；
S5、脱水。
2.根据权利要求1所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，在S1溶解步骤中，反应温度范围是40-60℃，反应时间为1-6h。
3.根据权利要求1所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述S1溶解步骤中的铁源所用的铁为工业废铁，将所述铁源置于反应釜中，然后将所述混酸溶液加入到反应釜中。
4.根据权利要求3所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，混酸溶液为工业级优等品磷酸、盐酸及硫酸中的一种或几种，所用的水为纯水。
5.根据权利要求1所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，磷酸铁为玫瑰花状晶体或玫瑰花蕾状晶体。
6.根据权利要求1所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，酸铁晶体的直径为0.5～10微米。
7.根据权利要求1所述的一种低成本正磷酸铁的制备方法，其特征在于，S5脱水具体包括对过滤洗涤步骤获得的固体磷酸铁通过闪蒸去除表面水，闪蒸的温度控制在100-150摄氏度，时间控制在8-13分钟，产出干燥的磷酸铁。
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