CN112624077A - 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用 - Google Patents

一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112624077A
CN112624077A CN202011473531.4A CN202011473531A CN112624077A CN 112624077 A CN112624077 A CN 112624077A CN 202011473531 A CN202011473531 A CN 202011473531A CN 112624077 A CN112624077 A CN 112624077A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron phosphate
phosphate
battery
iron
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011473531.4A
Other languages
English (en)
Inventor
秦存鹏
殷磊
刘更好
阮丁山
李长东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Original Assignee
Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd, Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd, Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd filed Critical Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Priority to CN202011473531.4A priority Critical patent/CN112624077A/zh
Publication of CN112624077A publication Critical patent/CN112624077A/zh
Priority to PCT/CN2021/123727 priority patent/WO2022127323A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/37Phosphates of heavy metals
    • C01B25/375Phosphates of heavy metals of iron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/62Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11Powder tap density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • C01P2006/82Compositional purity water content
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

本发明属于电池材料领域,公开了一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用,该制备方法包括如下步骤:将磷酸铁废料进行焙烧,再加入酸液中溶解,过滤,得到含铁元素和磷元素的溶液A;将溶液A和碱液搅拌,调节pH至酸性,反应,得到磷酸铁浆料;加热磷酸铁浆料,再加入磷酸,搅拌陈化反应,洗涤,过滤,得二水磷酸铁滤饼,干燥,即得二水磷酸铁粉末;将二水磷酸铁粉末进行焙烧脱水,降温,即得电池级磷酸铁。本发明通过设计用回收的磷铁废料作原料,采用NaOH沉淀非晶磷酸铁,磷酸在高温搅拌条件下做陈化剂,一步法制备杂质含量≦1.0%的电池级磷酸铁。

Description

一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池材料领域,具体涉及一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用。
背景技术
磷酸铁锂电池因其安全性能好、循环寿命长、价格低廉以及原材料储量丰富且不会对环境造成太大污染而而被广泛采用。磷酸铁属于磷酸铁锂电池正极材料生产中重要的前驱体材料,其品质将直接对磷酸铁锂电池性能产生直接的影响。目前的技术中有报道了以亚铁盐作为铁源,并加双氧水做氧化剂将二价铁氧化为三价铁,需要消耗较多的过氧化氢作为氧化剂,增加了生产成本,降低了企业效益。还有的公开了磷酸铁废料的再生方法,采用氨水做碱液,磷酸做陈化剂采用两步法制备二水磷酸铁,此法制备的浆料粘度较大,难以洗涤,消耗了大量的水洗涤非晶产物,会产生较多的废水,增加了水处理的成本,洗涤后需要制浆也增加了一定的人力成本。
电池级磷酸铁杂质含量少、质量稳定,合成的磷酸铁锂电池性能稳定,容量较高,电池级磷酸铁的骨架作用对磷酸铁锂的性能体现得更为明显;陶瓷级及食品级磷酸铁合成磷酸铁锂容量不高,仅适合用于生产高档陶瓷的原料和营养增补剂。目前磷酸铁制备所面临的的主要问题是:1、使用二价铁源制备需要消耗大量的氧化剂,企业成本较高;2、由于磷酸铁的粒度较小,粘度较大,产品中的SO4 2-难以洗涤,需要多次洗涤使用两步法制备杂质含量合格的产品。这些方法制备出来的磷酸铁,成本高,工艺复杂,若是操作步骤不当,还会对环境造成污染。因此,亟需开发一种既能实现废旧资源的循环利用、成本低、既可以提高企业的经济效益,又符合保护环境的基本国策的制备电池级磷酸铁的方法。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用,该方法制得的无水磷酸铁粒度较小且分布均匀、振实密度大、形貌可控的球形颗粒,能够用作高性能磷酸铁锂的前驱体材料。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种电池级磷酸铁的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸铁废料进行焙烧,再加入酸液中溶解,过滤,取滤液,得到含铁元素和磷元素的溶液A;
(2)将含铁元素和磷元素的溶液A和碱液搅拌,然后调节pH至酸性,反应,得到磷酸铁浆料;
(3)加热磷酸铁浆料,再加入磷酸,搅拌陈化反应,调节pH,洗涤,过滤,取滤渣,得二水磷酸铁滤饼,干燥,即得二水磷酸铁粉末;
(4)将二水磷酸铁粉末进行焙烧脱水,即得电池级磷酸铁。
本发明制备的电池级磷酸铁杂质含量少(杂质含量≤1.0%)、质量稳定,电池级磷酸铁的振实密度(TD)≥0.6g/cm3,D50:0.1-10um,Fe(ω%):36.00-36.80%,P(ω%):20.00-21.0%,Fe/P:0.96-1.02,水分≤0.5%,BET:4-10m2/g。电池级磷酸铁的杂质为Ca≤50ppm,Mg≤50ppm,Na≤100ppm,k≤50ppm,Cu≤50ppm,Zn≤50ppm,Ni≤50ppm,Mn≤100ppm,Cr≤50ppm,Pb≤50ppm,Co≤50ppm,Cd≤50ppm,Ti≤100ppm,S≤300ppm。
优选的,步骤(1)中,所述磷酸铁废料为无水磷酸铁或二水磷酸铁中的至少一种。
优选的,步骤(1)中,所述焙烧的温度为250℃-450℃,焙烧的时间为1-5h。焙烧目的是为了将二水磷酸铁脱水成无水磷酸铁,使其溶于酸溶液中。
优选的,步骤(1)中,所述酸液为硫酸、盐酸、磷酸中的一种。
更优选地,所述硫酸的浓度为1.5-3mol/L。
优选的,步骤(1)中,所述搅拌溶解的温度为25℃-60℃,搅拌溶解的时间为3-10h。在25℃-60℃可溶解跟焙烧有关,焙烧后会把磷酸铁废料中的结晶水脱去形成无水磷酸铁,无水磷酸铁可溶于酸溶液,因此无需更高的温度。(常温开始会发生溶解,但所需溶解时间较长,温度过高会增加电力成本,因而定于25℃-60℃)
优选的,步骤(1)中,含铁元素和磷元素的溶液A的Fe和P的摩尔比为1:(0.90-1.05)。
优选的,步骤(1)中,还包括对含铁元素和磷元素的溶液A的铁磷比进行检测,若Fe:P处于1:(0.90-1.05)之间,则无需补加铁盐溶液或磷酸盐溶液,若Fe:P小于1:0.90或大于1:1.05,则需补加铁盐溶液或磷酸盐溶液。
更优选地,所述补加的磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钠中的一种或多种;磷酸盐浓度为0.2-1.5mol/L。
更优选地,所述补加的铁盐溶液为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁的无水物或水合物中的一种或多种;铁盐浓度为0.2-1.5mol/L。
优选的,步骤(2)中,所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的至少一种。
更优选地,所述碱液为氢氧化钠。
优选的,步骤(2)中,所述含铁元素和磷元素的溶液A与碱液的用量比为(10-3):1。
溶液A与碱液用量在一定范围内,可使体系pH波动范围减小,不会因浓度不同而造成PH忽高忽低,并且不会造成pH过低或过高,过高容易产生Fe(OH)3,过低容易造成金属液沉淀不完全,产品批次稳定性强。
更优选地,所述碱液的质量浓度为10-30%。
优选的,步骤(2)中,所述调节pH至酸性是将pH调节至1.5-2.5。
优选的,步骤(2)中,所述反应的温度为30℃-50℃,反应的时间为0.1-0.5h,所述反应至磷酸铁浆料上清液中Fe含量小于20mg/L,磷酸铁浆料的固含量为50-300g/L。
优选地,步骤(2)中,所述搅拌速度为200-500rpm。
优选的,步骤(3)中,所述加热的温度为80℃-100℃,搅拌的速度为100-200rpm。
优选的,步骤(3)中,所述磷酸的质量浓度为80-90%。
优选的,步骤(3)中,所述陈化反应的时间为5-8h,陈化的温度为80℃-100℃。
优选的,步骤(3)中,所述陈化的搅拌速度为1-500rpm。
优选的,步骤(3)中,所述调节pH是将pH调节至1-2。
优选的,步骤(3)中,所述磷酸加入后使体系中的总铁与总磷摩尔之比为1:(1-1.3)。
优选的,步骤(3)中,所述水洗至电导率200-500us/cm以下。
优选的,步骤(3)中,所述干燥的温度为100℃-150℃,时间为12-24h。
优选的,步骤(4)中,所述焙烧脱水的升温速率为2-15℃/min,所述焙烧脱水的温度为500℃-600℃,焙烧脱水的时间为4-10h。
一种电池级磷酸铁由上述方法制得,所述电池级磷酸铁的D50为0.1-10um,振实密度为0.8-1.2g/cm3,比表面积为5-10m2/g;所述电池级磷酸铁杂质含量≤1.0%。
本发明还提供上述的电池级磷酸铁在制备电池材料中的应用。
本发明的优点:
(1)本发明用回收的磷铁废料作原料,采用NaOH沉淀非晶磷酸铁,磷酸在高温搅拌条件下做陈化剂,一步法制备杂质含量合格的电池级磷酸铁。此工艺不仅能降低磷酸铁的杂质含量,而且所需设备简单、容易操作、原料成本低廉,陈化所需时间短,生产过程由于不需要多次洗涤,产生的废水较少,水处理成本较低,使该方法成为制备杂质含量合格的电池级无水磷酸铁的有效途径。并且本工艺所采用的原料为废旧电池中回收的磷铁,可以实现废旧资源的循环利用,具有极低的成本,既可以提高企业的经济效益,又符合保护环境的基本国策。
(2)本发明通过稀硫酸溶解磷酸铁废料得到一定浓度的铁磷溶液,解决了不同批次产品铁磷比一致性差的情况,使产品性能保持稳定,保证了产品的批次稳定性。
(3)本发明制备的无水磷酸铁的粒度D50约1-10um、颗粒较小,二次颗粒形貌均匀、振实密度较大、结晶度较高,适合用于制备磷酸铁锂电池。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的二水磷酸铁的XRD图;
图2为本发明实施例1制得的二水磷酸铁的SEM图;
图3为本发明实施例1制得的无水磷酸铁的XRD图;
图4为本发明实施例1制得的无水磷酸铁的SEM图。
具体实施方式
为了对本发明进行深入的理解,下面结合实例对本发明优选实验方案进行描述,以进一步的说明本发明的特点和优点,任何不偏离本发明主旨的变化或者改变能够为本领域的技术人员理解,本发明的保护范围由所属权利要求范围确定。
本发明实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例的电池级磷酸铁的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将50kg的二水磷酸铁废料于350℃焙烧3h除去结晶水,焙烧后的物料约40kg,在200rpm转速下将物料投入到储有270L、1.5mol/L的硫酸溶液釜中搅拌,加热至50℃溶解约5h后静置,利用精密过滤器过滤掉其中的滤渣后转移到储槽中,得到含有Fe3+和PO43-的溶液,检测溶液中的铁磷含量分别为39.70g/L、22.36g/L,Fe:P摩尔比=1:1.016;
(2)将10L去离子水为做底液,将含有Fe3+和PO43-的溶液和NaOH以7:1进液速度由反应釜底部并流注入到反应釜中,并以100rpm的搅拌速度充分搅拌,通过pH实时反馈系统微调NaOH的进料速度,设置温度为40℃,调节pH=2使非晶态磷酸铁沉淀,得到磷酸铁浆料,取浆料的上清液测试残留Fe、P含量分别为1.68mg/L、139mg/L;
(3)将100L的陈化釜的磷酸铁浆料加热至95℃,加入0.55L的磷酸(85%)到浆料中,在100rpm下搅拌陈化8h,反应终点pH保持在1.9,水洗至电导率400us/cm,过滤,即得二水磷酸铁滤饼,将滤饼在150℃干燥约12h制得二水磷酸铁晶体粉末,取一定量的二水磷酸铁进行基本性能的检测;
(4)将干燥后的二水磷酸铁晶体粉末于马弗炉中以5℃/min升温速率升温至550℃保温6h,自然降温至室温后得到合格的电池级无水磷酸铁FePO4,最后将所得产物进行物相和性能的检测和分析。
本实施例得到的二水磷酸铁及无水磷酸铁的各理化性能指标如下表1:
表1
Figure BDA0002836786910000051
图1和图2分别为实施例1制备的二水磷酸铁的XRD图及SEM图;图3和图4分别为实施例1制备的无水磷酸铁的XRD图及SEM图;表1为实施例1制备的二水磷酸铁及无水磷酸铁的各项理化指标结果。由图1可知实施例1制备的二水磷酸铁物相纯度较高,结晶度好,未发现其它杂相;由图2可知制备的二水磷酸铁颗粒粒度较小,二次颗粒呈类球形结构,颗粒分散性较好;由图3可知实施例1制备的无水磷酸铁结晶度非常好,未发现其它杂相;由图4可知制备的无水磷酸铁二次颗粒类球形结构,退火前后变化较小,退火仅引起一次颗粒熔融,粒径稍大,比表面积减小,颗粒分散性仍比较好;表1表明二水磷酸铁及无水磷酸铁的铁磷含量及各元素的含量符合无水磷酸铁的国家标准,粒度分布的离散度较小,粒度分布较窄,烧结前后的振实密度均较高,比表面积适中,适合作为制备磷酸铁锂电池的前驱体材料。
实施例2
本实施例的电池级磷酸铁的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将50kg的二水磷酸铁废料于350℃焙烧3h除去结晶水,焙烧后的物料约40kg,在200rpm转速下将物料投入到储有340L、1.2mol/L的硫酸溶液釜中搅拌,加热至50℃溶解约5h后静置,利用精密过滤器过滤掉其中的滤渣后转移到储槽中,得到含有Fe3+和PO43-的溶液,检测溶液中的铁磷含量分别为41.05g/L、23.55g/L,Fe:P摩尔比=1:1.035;
(2)10L去离子水为底液,将含有Fe3+和PO43-的溶液和NaOH以9:1进液速度由反应釜底部并流注入到反应釜中,并以100rpm的搅拌速度充分搅拌,通过pH实时反馈系统微调NaOH的进料速度,设置温度为30℃,调节pH=1.5使非晶态磷酸铁沉淀,得到磷酸铁浆料,取浆料的上清液测试残留Fe、P含量分别为7.73mg/L,201mg/L;
(3)将100L的陈化釜的磷酸铁浆料加热至90℃,加入0.6L的磷酸(85%)到浆料中(浆料的总铁:总磷摩尔比=1:1.15),在100rpm下搅拌陈化8h,反应终点pH保持在1.4,水洗至电导率400us/cm,过滤,即得二水磷酸铁滤饼,将滤饼在150℃干燥约12h制得二水磷酸铁晶体粉末,取二水磷酸铁进行基本性能的检测;
(4)将干燥后的二水磷酸铁晶体粉末于马弗炉中以5℃/min升温速率升温至550℃保温6h,自然降温至室温后得到合格的电池级无水磷酸铁FePO4,最后将所得产物进行物相和性能的检测和分析。
本实施例得到的二水磷酸铁及无水磷酸铁的各理化性能指标如下表2:
表2
Figure BDA0002836786910000061
Figure BDA0002836786910000071
实施例2制备的二水磷酸铁相纯度较高,未发现其它杂相,颗粒分散性较好;焙烧后的无水磷酸铁结晶度非常好;二水磷酸铁及无水磷酸铁的铁磷含量及各元素的含量符合国家标准,无水磷酸铁的振实密度0.9g/cm3,比表面积8.01m2/g,适合作为制备磷酸铁锂电池的前驱体材料。
实施例3
本实施例的电池级磷酸铁的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将50kg的二水磷酸铁废料于350℃焙烧3h除去结晶水,焙烧后的物料约40kg,在200rpm转速下将物料投入到储有340L、1.2mol/L的硫酸溶液釜中搅拌,加热至40℃溶解约5h后静置,利用精密过滤器过滤掉其中的滤渣后转移到储槽中,得到含有Fe3+和PO43-的溶液,检测溶液中的铁磷含量分别为41.74g/L、24.26g/L,Fe:P摩尔比=1:1.048;
(2)10L去离子水为底液,将含有Fe3+和PO43-的溶液和NaOH以8:1进液速度由反应釜底部并流注入到反应釜中,并以100rpm的搅拌速度充分搅拌,通过pH实时反馈系统微调NaOH的进料速度,设置温度为30℃,调节pH=1.8使非晶态磷酸铁沉淀,得到磷酸铁浆料,取浆料的上清液测试残留Fe、P含量分别为2.31mg/L,182mg/L;
(3)将100L的陈化釜的磷酸铁浆料加热至85℃,加入1L的磷酸(85%)到浆料中(浆料的总铁:总磷摩尔比=1:1.25),在100rpm下搅拌陈化6h,反应终点pH保持在1.6,水洗至电导率300us/cm,过滤,即得二水磷酸铁滤饼,将滤饼在120℃干燥20h制得二水磷酸铁晶体粉末,取二水磷酸铁进行基本性能的检测;
(4)将干燥后的二水磷酸铁晶体粉末于马弗炉中以10℃/min升温速率升温至500℃保温8h,自然降温至室温后得到合格的电池级无水磷酸铁FePO4,最后将所得产物进行物相和性能的检测和分析。
本实施例得到的二水磷酸铁及无水磷酸铁的各理化性能指标如下表3:
表3
Figure BDA0002836786910000081
实施例3制备的二水磷酸铁和无水磷酸铁结晶度较好,未发现其它杂相;铁磷含量及各元素的含量符合国家标准,无水磷酸铁的振实密度1.0g/cm3,比表面积7.62m2/g,适合作为制备磷酸铁锂电池的前驱体材料。
上述实施例1~3制得的磷酸铁与市购的磷酸铁按照常规方法在同等条件下制备成磷酸铁锂,对制得的磷酸铁锂的压实密度及其他电性能进行检测,结果如下表4所示:
表4
Figure BDA0002836786910000082
本发明实施例1-3中合成的磷酸铁制得的磷酸铁锂粉末压实密度及电性能与市售的磷酸铁接近,表明本发明合成的磷酸铁达到了磷酸铁锂用电池级无水磷酸铁的标准。
以上对本发明提供的一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用进行了详细的介绍,本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,包括最佳方式,并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统,和实施任何结合的方法。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定,并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素,或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素,那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种电池级磷酸铁的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将磷酸铁废料进行焙烧,再加入酸液中溶解,过滤,取滤液,得到含铁元素和磷元素的溶液A;
(2)将含铁元素和磷元素的溶液A和碱液搅拌,然后调节pH至酸性,反应,得到磷酸铁浆料;
(3)加热磷酸铁浆料,再加入磷酸,搅拌陈化反应,调节pH,洗涤,过滤,取滤渣,得二水磷酸铁滤饼,干燥,即得二水磷酸铁粉末;
(4)将二水磷酸铁粉末进行焙烧脱水,即得所述电池级磷酸铁。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述焙烧的温度为250℃-450℃,焙烧的时间为1-5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述酸液为硫酸、盐酸、磷酸中的一种;当所述酸液为硫酸时,所述硫酸的浓度为1-3mol/L;所述硫酸中SO4 2-与磷酸铁废料中Fe3+摩尔量之比为(1.3-1.8):1。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述溶解的温度为25℃-60℃,溶解的时间为3-10h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述含铁元素和磷元素的溶液A与碱液的用量比为(10-3):1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的至少一种;所述碱液的质量浓度为10-30%。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述反应的温度为30℃-50℃,反应的时间为0.1-0.5h,所述反应至磷酸铁浆料上清液中Fe含量小于20mg/L,磷酸铁浆料的固含量为50-300g/L;步骤(2)中,所述调节pH至酸性是将pH调节至1.5-2.5。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述陈化反应的时间为5-8h,陈化反应的温度为80℃-100℃。
9.一种电池级磷酸铁,其特征在于,由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得,所述电池级磷酸铁的D50为1-10um,振实密度为0.80-1.20g/cm3,比表面积为5-10m2/g;所述电池级磷酸铁的杂质含量≤1.0%。
10.权利要求9所述的电池级磷酸铁在制备电池中的应用。
CN202011473531.4A 2020-12-15 2020-12-15 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用 Pending CN112624077A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011473531.4A CN112624077A (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用
PCT/CN2021/123727 WO2022127323A1 (zh) 2020-12-15 2021-10-14 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011473531.4A CN112624077A (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112624077A true CN112624077A (zh) 2021-04-09

Family

ID=75312762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011473531.4A Pending CN112624077A (zh) 2020-12-15 2020-12-15 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112624077A (zh)
WO (1) WO2022127323A1 (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113955734A (zh) * 2021-12-06 2022-01-21 紫金矿业集团股份有限公司 一种利用矿山酸性废水治理固废制备电池级磷酸铁的方法
CN114180546A (zh) * 2021-12-30 2022-03-15 江西赣锋循环科技有限公司 一种含钛磷酸铁锂废料制备无水磷酸铁的方法
CN114506831A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 四川大学 一种利用液态粗制磷酸一铵制备电池级无水磷酸铁的方法
WO2022127323A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 广东邦普循环科技有限公司 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用
CN115124011A (zh) * 2022-07-22 2022-09-30 宁夏汉尧富锂科技有限责任公司 一种废旧磷酸铁除杂提纯工艺及其应用
CN115124012A (zh) * 2022-07-28 2022-09-30 四川龙蟒磷化工有限公司 一种高振实密度低硫高铁磷比磷酸铁的制备方法
WO2022267420A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种磷酸铁前驱体及其制备方法和应用
CN115571864A (zh) * 2022-09-05 2023-01-06 六盘水师范学院 一种以高铁型粉煤灰为原料制备电池级磷酸铁方法
CN115571865A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 湖北虹润高科新材料有限公司 一种高品质磷酸铁的制备方法、高品质磷酸铁、电极
WO2023000849A1 (zh) * 2021-07-19 2023-01-26 广东邦普循环科技有限公司 磷酸铁及其制备方法和应用
CN115744851A (zh) * 2022-10-19 2023-03-07 锂源(深圳)科学研究有限公司 回收制备电池级磷酸铁的方法
CN115744852A (zh) * 2022-10-21 2023-03-07 青海泰丰先行锂能科技有限公司 一种具有可控性的磷酸铁及其制备方法
CN115784186A (zh) * 2022-12-16 2023-03-14 河南龙佰新材料科技有限公司 一种球形磷酸铁的制备方法
CN116281917A (zh) * 2023-03-01 2023-06-23 湖北宇浩高科新材料有限公司 电池级无水磷酸铁及其制备方法、应用、磷酸铁锂的制备方法
WO2023221630A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 广东邦普循环科技有限公司 一种多孔磷酸铁及其制备方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115259119B (zh) * 2022-07-06 2024-02-27 北京水木方科技有限公司 一种用氯化亚铁连续制备电池级磷酸铁的方法
CN115092903B (zh) * 2022-07-28 2023-10-24 福建紫金锂元材料科技有限公司 一种高压实密度磷酸铁锂的制备方法
CN115124013B (zh) * 2022-08-05 2023-08-29 衢州华友钴新材料有限公司 一种电池级正磷酸铁的制备方法
CN115321736A (zh) * 2022-08-24 2022-11-11 中国科学院过程工程研究所 一种草甘膦生产废水的处理方法及含磷废弃物的高值回用
CN115432687B (zh) * 2022-09-20 2023-12-15 荆门市格林美新材料有限公司 一种磷酸铁锂材料的制备方法
CN115477291B (zh) * 2022-09-29 2024-03-26 四川龙蟒磷化工有限公司 一种湿法磷酸和钛白副产物制电池级无水磷酸亚铁的方法
CN116002642A (zh) * 2022-10-20 2023-04-25 四川龙蟒磷化工有限公司 一种低硫低成本的电池级磷酸铁的制备方法
CN115448279B (zh) * 2022-10-25 2024-03-26 四川长虹格润环保科技股份有限公司 一种提锂后磷铁渣回收制备电池级磷酸铁材料的方法
CN115676790B (zh) * 2022-10-28 2024-04-02 贵州川恒化工股份有限公司 一种高振实球形电池级磷酸铁的制备方法
CN115583641B (zh) * 2022-11-17 2024-06-11 贵州磷化新能源科技有限责任公司 一种硫铁矿烧渣与废旧磷酸铁锂电芯协同制备电池级磷酸铁的方法
CN115818604A (zh) * 2022-12-12 2023-03-21 湖北虹润高科新材料有限公司 一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法
CN116101992A (zh) * 2023-01-03 2023-05-12 赣州腾远钴业新材料股份有限公司 一种废旧磷酸铁锂粉连续制备电池级磷酸铁的方法
CN116161636B (zh) * 2023-02-20 2024-04-05 湖北锂宝新材料科技发展有限公司 一种采用提锂后磷酸铁废渣制备电池级无水磷酸铁的方法及电池级无水磷酸铁
CN116462172B (zh) * 2023-05-22 2023-09-19 甘肃睿思科新材料有限公司 一种利用废旧磷酸铁选择性提锂产生的含碳粗磷酸铁制备电池级磷酸铁的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110068295A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 A123 Systems, Inc. Ferric phosphate and methods of preparation thereof
US20150017256A1 (en) * 2012-01-10 2015-01-15 Chemische Fabrik Budenheim Kg Condensed iron (iii) phosphate
CN108821255A (zh) * 2018-07-11 2018-11-16 方嘉城 一种磷酸铁的制备方法
CN109368612A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种利用磷酸铁生产废水制备电池级磷酸铁的方法及其制备的磷酸铁
CN110342483A (zh) * 2019-06-04 2019-10-18 湖南雅城新材料有限公司 一种利用磷酸锂废料制备电池级磷酸铁的方法
CN110526226A (zh) * 2019-10-14 2019-12-03 王敏 一种废旧磷酸铁的处理方法
CN110683528A (zh) * 2019-10-17 2020-01-14 湖南雅城新材料有限公司 一种磷酸铁废料的再生方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103094571B (zh) * 2013-01-31 2015-04-15 贵州安达科技能源股份有限公司 锂电池用正磷酸铁的制备方法及该方法制备的正磷酸铁
CN110980677B (zh) * 2019-12-20 2021-06-15 湖南雅城新材料有限公司 一种利用残次品磷酸铁制备磷酸铁锂前驱体的方法
CN112624077A (zh) * 2020-12-15 2021-04-09 广东邦普循环科技有限公司 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110068295A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 A123 Systems, Inc. Ferric phosphate and methods of preparation thereof
US20150017256A1 (en) * 2012-01-10 2015-01-15 Chemische Fabrik Budenheim Kg Condensed iron (iii) phosphate
CN108821255A (zh) * 2018-07-11 2018-11-16 方嘉城 一种磷酸铁的制备方法
CN109368612A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种利用磷酸铁生产废水制备电池级磷酸铁的方法及其制备的磷酸铁
CN110342483A (zh) * 2019-06-04 2019-10-18 湖南雅城新材料有限公司 一种利用磷酸锂废料制备电池级磷酸铁的方法
CN110526226A (zh) * 2019-10-14 2019-12-03 王敏 一种废旧磷酸铁的处理方法
CN110683528A (zh) * 2019-10-17 2020-01-14 湖南雅城新材料有限公司 一种磷酸铁废料的再生方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦存鹏等: "LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料氧化物包覆改性研究进展", 《电池工业》 *
谢英豪等: "从废旧动力电池中回收制备磷酸铁锂", 《电源技术》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022127323A1 (zh) * 2020-12-15 2022-06-23 广东邦普循环科技有限公司 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用
WO2022267420A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 广东邦普循环科技有限公司 一种磷酸铁前驱体及其制备方法和应用
WO2023000849A1 (zh) * 2021-07-19 2023-01-26 广东邦普循环科技有限公司 磷酸铁及其制备方法和应用
GB2621949A (en) * 2021-07-19 2024-02-28 Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd Ferric phosphate, preparation method thereof and application thereof
CN113955734A (zh) * 2021-12-06 2022-01-21 紫金矿业集团股份有限公司 一种利用矿山酸性废水治理固废制备电池级磷酸铁的方法
CN114180546A (zh) * 2021-12-30 2022-03-15 江西赣锋循环科技有限公司 一种含钛磷酸铁锂废料制备无水磷酸铁的方法
CN114506831A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 四川大学 一种利用液态粗制磷酸一铵制备电池级无水磷酸铁的方法
CN114506831B (zh) * 2022-02-22 2022-11-08 四川大学 一种利用液态粗制磷酸一铵制备电池级无水磷酸铁的方法
WO2023221630A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 广东邦普循环科技有限公司 一种多孔磷酸铁及其制备方法
CN115124011A (zh) * 2022-07-22 2022-09-30 宁夏汉尧富锂科技有限责任公司 一种废旧磷酸铁除杂提纯工艺及其应用
CN115124012A (zh) * 2022-07-28 2022-09-30 四川龙蟒磷化工有限公司 一种高振实密度低硫高铁磷比磷酸铁的制备方法
CN115124012B (zh) * 2022-07-28 2023-09-05 四川龙蟒磷化工有限公司 一种高振实密度低硫高铁磷比磷酸铁的制备方法
CN115571864A (zh) * 2022-09-05 2023-01-06 六盘水师范学院 一种以高铁型粉煤灰为原料制备电池级磷酸铁方法
CN115744851A (zh) * 2022-10-19 2023-03-07 锂源(深圳)科学研究有限公司 回收制备电池级磷酸铁的方法
CN115744852A (zh) * 2022-10-21 2023-03-07 青海泰丰先行锂能科技有限公司 一种具有可控性的磷酸铁及其制备方法
CN115571865B (zh) * 2022-10-28 2023-09-08 湖北虹润高科新材料有限公司 一种高品质磷酸铁的制备方法、高品质磷酸铁、电极
CN115571865A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 湖北虹润高科新材料有限公司 一种高品质磷酸铁的制备方法、高品质磷酸铁、电极
CN115784186A (zh) * 2022-12-16 2023-03-14 河南龙佰新材料科技有限公司 一种球形磷酸铁的制备方法
CN115784186B (zh) * 2022-12-16 2024-05-24 河南龙佰新材料科技有限公司 一种球形磷酸铁的制备方法
CN116281917A (zh) * 2023-03-01 2023-06-23 湖北宇浩高科新材料有限公司 电池级无水磷酸铁及其制备方法、应用、磷酸铁锂的制备方法
CN116281917B (zh) * 2023-03-01 2024-02-09 湖北宇浩高科新材料有限公司 电池级无水磷酸铁及其制备方法、应用、磷酸铁锂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022127323A1 (zh) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112624077A (zh) 一种电池级磷酸铁及其制备方法和应用
CN112624076B (zh) 一种磷酸铁的制备方法及其应用
EP4286325A1 (en) Method for resource recycling of nickel-iron alloy and use thereof
CN112645299A (zh) 一种磷酸铁的制备方法和应用
WO2022267420A1 (zh) 一种磷酸铁前驱体及其制备方法和应用
WO2022227669A1 (zh) 一种磷酸铁前驱体及其制备方法和应用
CN110436427B (zh) 高容量高压实磷酸铁锂用复合结构正磷酸铁的制备方法
CN102126713B (zh) 一种用于生产锂离子电池正极材料的高纯磷酸铁及其制备方法
CN102745662B (zh) 一种非晶态磷酸铁的制备方法
CN101709374B (zh) 一种综合利用钛铁矿制备钛酸锂和磷酸铁锂前驱体的方法
CN107188149A (zh) 一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺
CN105742744A (zh) 一种从废旧锂离子电池回收过程产生的含锂废液中提取锂的方法
CN110342483A (zh) 一种利用磷酸锂废料制备电池级磷酸铁的方法
CN113072048B (zh) 一种钠法生产磷酸铁的污水处理及渣料回收利用工艺
CN112645298A (zh) 一种金属磷酸盐的制备方法及应用
CN115448279B (zh) 一种提锂后磷铁渣回收制备电池级磷酸铁材料的方法
CN113428848A (zh) 一种电池级磷酸铁的循环制备工艺
CN112225190A (zh) 一种电池级无水磷酸铁的制备方法
CN112342383B (zh) 三元废料中镍钴锰与锂的分离回收方法
CN114988382B (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池粉料的回收方法
CN115784188A (zh) 回收制备电池级磷酸铁的方法
WO2023221213A1 (zh) 一种采用氧化铁和稀磷酸制备电池级磷酸铁的方法
CN115744851A (zh) 回收制备电池级磷酸铁的方法
CN115863570A (zh) 硫酸铁钠正极材料的制备方法
CN101997112B (zh) 用钒磁铁矿制备磷酸铁锂-磷酸钒锂复合前驱体的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210409

RJ01 Rejection of invention patent application after publication