DE112022002564T5 - Blattförmiges eisenphosphat im nanometerbereich, verfahren zu dessen herstellung und verwendung - Google Patents

Blattförmiges eisenphosphat im nanometerbereich, verfahren zu dessen herstellung und verwendung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein nanometergroßes blattförmiges Eisenphosphat, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung. Das Herstellungsverfahren umfasst die folgenden Schritte: Auflösen einer Phosphorquelle und einer Eisenquelle in einer sauren Lösung, Hinzufügen eines Oxidationsmittels und Mischen derselben, um eine Eisenphosphatlösung zu erhalten; Hinzufügen eines Fällungshilfsmittels zu einem Teil der Eisenphosphatlösung, Erhitzen derselben bis zum Sieden und anschließendes Verdünnen derselben für eine Reaktion, um eine primäre Eisenphosphataufschlämmung zu erhalten; und tropfenweises Hinzufügen der verbleibenden Eisenphosphatlösung zu der primären Eisenphosphataufschlämmung und anschließendes Erhitzen derselben für eine Reaktion, um Eisenphosphat zu erhalten. In der vorliegenden Erfindung wird ein primäres Eisenphosphat aus einer Phosphorquelle und einer Eisenquelle als Ausgangsstoffe mittels einer Verdünnungsfällungsreaktion hergestellt, und das Fällungshilfsmittel wird dann für eine zweistufige Fällung zugegeben, um das Wachstum des Eisenphosphats zu regulieren, so dass die Morphologie des Eisenphosphats kontrolliert wird, wobei das zugegebene Fällungsmittel nicht nur die Morphologie regulieren kann, sondern auch als Dotierungsmittel verwendet werden kann, wodurch die spezifische Oberfläche und die Verdichtungsdichte des Eisenphosphats verbessert werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Batteriematerialien, insbesondere auf ein Nanoblatt-Eisenphosphat sowie auf ein Herstellungsverfahren und dessen Verwendung.
  • HINTERGRUND
  • Eisenphosphat wird in Keramik, Pigmenten, Zusatzstoffen, Katalysatoren, Lebensmitteln und anderen Industriezweigen als gutes chemisches Produkt verwendet. In den letzten Jahren wurde Eisenphosphat aufgrund seiner einzigartig chemischen Struktur für die Herstellung von Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien verwendet.
  • Derzeit ist eines der Verfahren zur Synthese von Lithiumeisenphosphat ein Eisenphosphatverfahren, bei dem Eisenphosphat hauptsächlich als Vorläufer verwendet, nass gemahlen und mit einer Lithiumquelle und einer Kohlenstoffquelle gemischt wird, und das Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterial durch ein karbothermisches Reduktionsverfahren hergestellt wird. Eisenphosphat kann gleichzeitig eine Eisen- und eine Phosphorquelle bereitstellen, und während der Chargenverarbeitung müssen nur ein Lithiumsalz und eine Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden. Daher wird die Gesamtleistung des hergestellten Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterials weitgehend von der chemischen Zusammensetzung, der Struktur, den physikalisch-chemischen Eigenschaften und der Reaktivität des Eisenphosphat-Vorläufers bestimmt. Des Weiteren, was die Herstellungskosten des Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterials betrifft werden diese in erheblichem Teil durch den Eisenphosphat-Vorläufer bestimmt, und da das hochreine Eisenphosphat mit hohem Reinheitsgrad eine niedrige Leitfähigkeit aufweist, diffundiert es während des Lade- und Entladevorgangs der Lithiumbatterie nur langsam, was die Leistung der LithiumEisenphosphat-Batterie beeinträchtigt, so dass es notwendig ist, das Lithiumeisenphosphat zu modifizieren. Die Forschung hat ergeben, dass die Nanokristallisierung von Eisenphosphat die elektrochemische Leistung der Materialien verbessern kann. Derzeit ist die hydrothermale Methode die wichtigste Methode zur Herstellung von Nanomaterialien. Dabei handelt es sich um eine chemische Reaktion, bei der Wasser als Lösungsmittel in einem geschlossenen Behälter unter hohem Druck, hoher Temperatur und anderen Bedingungen verwendet wird, so dass die Methode höhere Anforderungen an die Ausrüstung stellt und Sicherheitsprobleme mit sich bringt. Daher ist es dringend erforderlich, eine Methode zur Herstellung von Eisenphosphat im Nanomaßstab zu entwickeln, die kostengünstig ist und einfach und sicher funktioniert.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mindestens eines der oben genannten technischen Probleme zu lösen, die im Stand der Technik bestehen. Aus diesem Grund stellt die vorliegende Erfindung ein Nanoblatt-Eisenphosphat sowie ein Herstellungsverfahren und dessen Verwendung bereit. Das Verfahren kann die Morphologie des Eisenphosphats regulieren und die spezifische Oberfläche und Verdichtungsdichte des Eisenphosphats erhöhen.
  • Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden technischen Lösungen verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats bereit, welches die folgenden Schritte aufweist:
    1. (1) Auflösen einer Phosphorquelle und einer Eisenquelle in einer sauren Lösung, Zugabe eines Oxidationsmittels und Mischen, um eine Phosphoreisenlösung zu erhalten;
    2. (2) Erhitzen eines Teils der Phosphoreisenlösung bis zum Sieden, Zugabe eines Fällungsmittels und Verdünnen der Reaktion, um eine primäre Eisenphosphataufschlämmung zu erhalten; und
    3. (3) Eintropfen der verbleibenden Phosphoreisenlösung in die primäre Eisenphosphataufschlämmung und Erhitzen des resultierenden Gemischs zur Reaktion, um Eisenphosphat zu erhalten.
  • Das Fällungsmittel wird nach dem Sieden zugegeben, dann wird Wasser hinzugefügt, um die Reaktion zu verdünnen, und die Keimbildung wird durch drastische Änderungen der Reaktionsbedingungen (wie Temperatur, freie Säure) während der Zugabe von Wasser stimuliert.
  • Bevorzugt umfasst der Schritt (3) ferner das Filtern, Waschen und Trocknen des Eisenphosphats, um das Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • In Schritt (1) ist die Eisenquelle bevorzugt mindestens ein Stoff ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus elementarem Eisen, Eisensalz, Eisen(II)salz, Magnetit und Hämatit.
  • Bevorzugter, wenn es sich bei der Eisenquelle um elementares Eisen und/oder Eisen(II)salz handelt, wird der Phosphoreisenlösung bevorzugt auch ein Oxidationsmittel zugesetzt.
  • Bevorzugter ist das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid.
  • Bevorzugter ist das elementare Eisen Eisenpulver.
  • Bevorzugter ist das Eisensalz mindestens eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Eisenphosphat, Eisensulfat, Eisennitrat und Eisenchlorid.
  • Bevorzugter handelt es sich bei dem Eisen(II)salz um mindestens eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Eisen(II)sulfat, Eisen(II)chlorid oder Eisen(II)nitrat.
  • In Schritt (1) ist die Phosphorquelle bevorzugt mindestens eine aus der Gruppe, bestehend aus: Phosphorsäure, Dihydrogenphosphat, Hydrogenphosphat, Hydroxyethylendiphosphonat und Aminotrimethylenphosphonat.
  • In Schritt (1) ist die saure Lösung bevorzugt mindestens eine aus der Gruppe, bestehend aus Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure.
  • Bevorzugt hat die saure Lösung in Schritt (1) eine Konzentration von 1 mol/l bis 18 mol/l.
  • Bevorzugter hat die saure Lösung in Schritt (1) eine Konzentration von 2 mol/l bis 10 mol/l.
  • Bevorzugt hat die Phosphoreisenlösung in Schritt (1) eine Eisenelementkonzentration von 20 g/l bis 75 g/l, bevorzugter 30 g/l bis 65 g/l.
  • Vorzugsweise hat die Phosphoreisenlösung in Schritt (1) eine Phosphorelementkonzentration von 11 g/l bis 42 g/l, vorzugsweise 17 g/l bis 36 g/l.
  • In Schritt (1) hat die Phosphoreisenlösung bevorzugt ein Eisen-Phosphor-Verhältnis (Molverhältnis) von 1: (0,95-1,05).
  • Bevorzugt wird in Schritt (2) Wasser zur Verdünnung während der Verdünnung der Reaktion zugegeben, wobei das Volumenverhältnis von zugegebenem Wasser zu dem Teil der Phosphoreisenlösung (2-20): 1 und bevorzugter (3-10) beträgt: 1.
  • Die Menge an Wasser, die zur Verdünnung der Reaktion zugegeben wird, ist für diese Reaktion sehr wichtig. Ist die zugegebene Wassermenge zu gering, entsteht bei der Verdünnung zu viel freie Säure, und die Eisen- und Phosphorkonzentrationen sind zu hoch, was der Bildung von Kristallisationskeimen nicht förderlich ist. Bei einer zu hohen Wasserzugabe sind die Eisen- und Phosphorkonzentrationen in der Phosphoreisenlösung zu niedrig, um Kristallkeime zu bilden.
  • In Schritt (2) ist das Fällungsmittel bevorzugt mindestens eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Titanchlorid, Titansulfat, Titandioxid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat und Eisenphosphat.
  • Bevorzugt beträgt in Schritt (2) die Zugabemenge des Fällungsmittels 0,1 % bis 50 % der Gesamtmenge an Eisen und Phosphor in dem Teil der Phosphoreisenlösung, und bevorzugter 1 % bis 20 %. Die Zugabe des Fällungsmittels vor der Verdünnung kann nicht nur eine Fällungsreaktion fördern, sondern auch das Wachstum des Produkts regulieren und die Morphologie kontrollieren.
  • Bevorzugt umfasst die Verdünnung der Reaktion in Schritt (2) die Verdünnung mit Wasser und Alterung. Die Verdünnung der Reaktion wird in zwei Schritte unterteilt. Der erste Schritt ist die kontinuierliche Zugabe von Wasser, und die Zugabezeit von Wasser beträgt 5 min bis 120 min; der zweite Schritt ist die Alterung, und die Alterung dauert 5 min bis 240 min, bevorzugter 10 min bis 180 min.
  • Der Kristallkeim bildet sich bei der Verdünnung der Reaktion, und der Kristallkeim sammelt sich allmählich an und wächst nach der Alterung, wodurch er stabiler wird.
  • Bevorzugt umfasst der Schritt (3) vor der Zugabe der restlichen Phosphoreisenlösung in die primäre Eisenphosphataufschlämmung ferner die Zugabe des Fällungsmittels in die restliche Phosphoreisenlösung. Die Zugabemenge des Fällungsmittels beträgt 0,05 % bis 25 % der Gesamtmenge an Eisen und Phosphor in der restlichen Phosphoreisenlösung und bevorzugter 0,2 % bis 10 %.
  • Bevorzugter wird in Schritt (3) das Eintropfen der restlichen Phosphoreisenlösung in die primäre Eisenphosphataufschlämmung für 10 bis 120 Minuten durchgeführt.
  • Bevorzugt beträgt in Schritt (3) die Temperatur zum Erhitzen des resultierenden Gemischs zur Reaktion 30 °C bis 95 °C und eine Reaktionszeit beträgt 30 min bis 360 min; bevorzugter beträgt die Temperatur 40 °C bis 95 °C. Die Temperatur hat einen größeren Einfluss auf das Eisenphosphat. Je höher die Temperatur ist, desto mehr nicht aktivierte Moleküle werden zu aktivierten Molekülen. Je mehr aktivierte Moleküle, desto mehr effektive Kollisionen und desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit. Ist die Temperatur jedoch zu hoch, steigt die Verdunstungskapazität der Lösung, wodurch der Säuregehalt im System zunimmt, was dem Wachstum von Eisenphosphat nicht zuträglich ist.
  • Ein Nano-Eisenphosphat wird durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt. Das Nanoblatteisenphosphat hat eine Teilchengröße D50 von 200 nm bis 300 nm, eine spezifische Oberfläche von 40 m2 /g bis 43 m2 /g und eine Verdichtungsdichte von 2,4 g/cm3 bis 2,8 g/cm3.
  • Aus dem Nanoblatteisenphosphat wird ein Lithiumeisenphosphat hergestellt.
  • Verglichen mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile.
    1. 1. In der vorliegenden Offenlegung werden die Phosphorquelle und die Eisenquelle als Ausgangsstoffe verwendet, das primäre Eisenphosphat wird durch Verdünnen der Fällungsreaktion hergestellt, dann wird das Fällungsmittel für die zweistufige Fällung zugegeben, um das Wachstum des Eisenphosphats zu regulieren, wodurch die Morphologie des Eisenphosphats kontrolliert wird. Das zugesetzte Fällungsmittel kann nicht nur die Morphologie regulieren, sondern auch als Dotierstoff wirken, der die spezifische Oberfläche und die Verdichtungsdichte des Eisenphosphats erhöht. Das Herstellungsverfahren kommt ohne hohe Temperaturen, hohen Druck und andere raue Bedingungen aus und ist sicher und einfach. Während der Reaktion werden keine weiteren Verunreinigungen eingeführt, was umweltfreundlich und kostengünstig ist.
    2. 2. Das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte Nanoblatt-Eisenphosphat hat eine D50 von 200 nm bis 300 nm, eine spezifische Oberfläche von 40 m2 /g bis 43 m2 /g und eine Verdichtungsdichte von 2,4 g/cm3 bis 2,8 g/cm3.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    • 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM) eines Eisenphosphatprodukts gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt ein Röntgenbeugungsmuster (XRD) des Eisenphosphatprodukts gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden das Konzept der vorliegenden Erfindung und die hervorgerufenen technischen Wirkungen anhand von AusführungsAusführungsbeispielen klar und vollständig beschrieben, um den Zweck, die Merkmale und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung vollständig zu verstehen. Es ist offensichtlich, dass die beschriebenen AusführungsAusführungsbeispiele nur ein Teil der AusführungsAusführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und nicht alle AusführungsAusführungsbeispiele darstellen, und andere AusführungsAusführungsbeispiele, die von einem Fachmann ohne erfinderisches Zutun hinzugezogen werden, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
  • AusführungsAusführungsbeispiel 1
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats, das in diesem AusführungsAusführungsbeispiel beschrieben wird, umfasst die folgenden Schritte:
    1. (1) Natriumphosphat und Eisennitrat wurden in 2 mol/l schwefelsaurer Lösung gelöst, um eine Phosphoreisenlösung mit einer Eisenkonzentration von 45 g/l und einer Phosphorkonzentration von 25 g/l zu erhalten. Die Phosphoreisenlösung wurde zur Verwendung in Teil A und Teil B aufgeteilt (das Volumenverhältnis von Teil A und Teil B betrug 1:1);
    2. (2) die Phosphoreisenlösung A wurde bis zum Sieden erhitzt, und nach Zugabe von Titansulfat in einer Menge von 5 % der Gesamtmenge an Phosphor und Eisen in der Phosphoreisenlösung A wurde die Reaktion durch Zugabe von Wasser verdünnt, wobei Wasser für 30 Minuten zugegeben wurde. Nach Zugabe von Wasser und anschließendem 120-minütiger Ruhen zur Alterung wurde eine primäre Eisenphosphataufschlämmung erhalten;
    3. (3) 2 % Titansulfat wurde der Eisenphosphorlösung B zugesetzt, dann 60 Minuten lang der primären Eisenphosphataufschlämmung zugesetzt und die resultierende Mischung 120 Minuten lang unter Rühren bei 80 °C zur Reaktion erhitzt, um Eisenphosphat zu erhalten; und
    4. (4) Das erhaltene Eisenphosphat wurde filtriert, gewaschen und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • 1 zeigte ein REM-Bild des Eisenphosphatprodukts aus AusführungsAusführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Aus 1 war ersichtlich, dass die in Ausführungsbeispiel 1 hergestellten Eisenphosphatpartikel gleichmäßig verteilt waren und eine blattartige Struktur mit einer Partikelgröße von -250 nm ohne Agglomeration aufwiesen.
  • 2 zeigte ein XRD-Muster des Eisenphosphatprodukts aus AusführungsAusführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Aus 2 ist ersichtlich, dass das XRD-Muster des hergestellten Eisenphosphats eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit den charakteristischen Peaks des Spektrums der Standardkarte (72-0471) aufwies und seine Beugungspeaks scharf waren, die charakteristischen Peaks offensichtlich waren und es keine unnötigen Verunreinigungspeaks gab, was darauf hinwies, dass Eisenphosphat mit hoher Kristallinität erhalten wurde.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats, das in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, umfasst die folgenden Schritte:
    1. (1) Natriumhydrogenphosphat und Eisensulfat wurden in 3 mol/l schwefelsaurer Lösung gelöst, um eine Phosphoreisenlösung mit einer Eisenkonzentration von 53 g/l und einer Phosphorkonzentration von 29 g/l zu erhalten. Die Phosphoreisenlösung wurde zur Verwendung in Teil A und Teil B aufgeteilt (das Volumenverhältnis von Teil A und Teil B betrug 1:1);
    2. (2) Die Phosphoreisenlösung A wurde zum Sieden erhitzt, und nach Zugabe von Aluminiumsulfat in einer Menge von 6 % der Gesamtmenge an Phosphor und Eisen wurde das 6-fache Volumen der Phosphoreisenlösung an Wasser für 50 Minuten kontinuierlich zugegeben. Nach Zugabe von Wasser und anschließendem 150-minütigem Ruhen zur Alterung wurde eine primäre Eisenphosphataufschlämmung erhalten;
    3. (3) 2%iges Aluminiumsulfat wurde zu der Phosphoreisenlösung B gegeben, dann 40 Minuten lang kontinuierlich zu der primären Eisenphosphataufschlämmung gegeben und dann die resultierende Mischung 90 Minuten lang unter Rühren zur Reaktion erhitzt, um Eisenphosphat zu erhalten; und
    4. (4) Das erhaltene Eisenphosphat wurde filtriert, gewaschen und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats, das in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, umfasst die folgenden Schritte:
    1. (1) Kaliumphosphat und Eisenchlorid wurden in 2 mol/l schwefelsaurer Lösung gelöst, um eine Phosphoreisenlösung mit einer Eisenkonzentration von 49 g/l und einer Phosphorkonzentration von 26 g/l zu erhalten. Die Phosphoreisenlösung wurde zur Verwendung in Teil A und Teil B aufgeteilt (das Volumenverhältnis von Teil A und Teil B betrug 1:1);
    2. (2) Die Phosphoreisenlösung A wurde bis zum Sieden erhitzt, und nach Zugabe von Titanchlorid in einer Menge von 3 % der Gesamtmenge an Phosphor und Eisen wurde 40 Minuten lang kontinuierlich das Fünffache des Volumens der Phosphoreisenlösung an Wasser zugegeben. Nach Zugabe von Wasser und anschließendem 120-minütigem Ruhen zur Alterung wurde eine primäre Eisenphosphataufschlämmung erhalten;
    3. (3) 3%iges Titanchlorid wurde zu der Eisenphosphorlösung B gegeben, dann 50 Minuten lang kontinuierlich zu der primären Eisenphosphataufschlämmung gegeben und dann die resultierende Mischung 100 Minuten lang unter Rühren auf 85 °C erhitzt, um Eisenphosphat zu erhalten; und
    4. (4) Das erhaltene Eisenphosphat wurde filtriert, gewaschen und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats gemäß diesem Vergleichsbeispiel umfasste die folgenden Schritte:
    1. (1) Natriumphosphat und Eisensulfat wurden in 2 mol/l Schwefelsäure gelöst, um eine saure Eisenlösung und eine saure Phosphorlösung zu erhalten, die zu einer sauren Phosphoreisenlösung mit einem Verhältnis von Eisen zu Phosphor von 1: 1,03 formuliert wurden;
    2. (2) Sauerstoff wurde in die saure Phosphoreisenlösung eingeführt, um 2 Stunden lang zu oxidieren, bis Fe2+ in der Lösung zu Fe3+ oxidiert war, dann wurde wässriges Ammoniak zugegeben, um einen pH-Wert von 3 einzustellen, und die Mischung wurde 3 Stunden lang bei 90 °C umgesetzt, und dann wurde Eisenphosphat durch Flüssig-Fest-Trennung gewonnen; und
    3. (3) das erhaltene Eisenphosphat wurde gewaschen, gefiltert und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats gemäß diesem Vergleichsbeispiel umfasste die folgenden Schritte:
    1. (1) Herstellen einer Eisen-Ausgangsstoffflüssigkeit: Gemäß den molaren Verhältnissen von Fe2(SO4)3: (H2SO4+H3PO4) = 1: 0.2 and H2SO4: H3PO4 = 9:1 wurden Eisensulfatlösung, Schwefelsäurelösung und Phosphorsäurelösung gemischt, um eine Eisensulfat-Ausgangsstoffflüssigkeit zu erhalten, wobei die Eisensulfat-Ausgangsstoffflüssigkeit einen pH-Wert von 1,03 hatte und die Massenkonzentration des Eisenelements in der Eisensulfat-Ausgangsstoffflüssigkeit 84 g/l betrug;
    2. (2) Herstellung der Phosphat-Ausgangsstoffflüssigkeit: Ammoniumphosphat wurde in Wasser gelöst, um eine Phosphat-Ausgangsstoffflüssigkeit zu erhalten. Die Massenkonzentration des Phosphorelements in der Phosphat-Ausgangsstoffflüssigkeit betrug 45 g/l;
    3. (3) Ablauf der Synthesereaktion: Die in Schritt (2) erhaltene Phosphat-Ausgangsstoffflüssigkeit wurde allmählich in die in Schritt (1) erhaltene Eisensulfat-Ausgangsstoffflüssigkeit unter Rühren in einem Verhältnis zugegeben, dass das molare Verhältnis von Eisen in der Eisensulfat-Ausgangsstoffflüssigkeit zu Phosphor in der Phosphatlösung 1:1 war, dann wurde eine gemischte Lösung erhalten. Dann wurde die gemischte Lösung auf 90 °C erhitzt und 3 Stunden lang umgesetzt, um eine Eisenphosphataufschlämmung zu erhalten; und
    4. (4) das erhaltene Eisenphosphat wurde gewaschen, gefiltert und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats gemäß diesem Vergleichsbeispiel umfasste die folgenden Schritte:
    1. (1) Eine wässrige Lösung, die 0,05 mol/l Eisennitrat und 0,05 mol/l Phosphorsäure enthält, wurde hergestellt, um einen Ausgangsstoff A zu erhalten;
    2. (2) 0,1 mol/l wässrige Ammoniumphosphatlösung wurde hergestellt, um einen Ausgangsstoff B zu erhalten, und 1 l des Ausgangsstoffs A und 1 l des Ausgangsstoff B wurden schnell unter Verwendung eines Membrandispersions-Mikromischers gemischt, um eine Aufschlämmung C zu erhalten; und
    3. (3) die Aufschlämmung C wurde einer hydrothermalen Behandlung bei einer Behandlungstemperatur von 100 °C unter atmosphärischem Druck für 0,2 Stunden unterzogen, dann wurde ein Niederschlag aus der Aufschlämmung C abfiltriert, und dann wurde der Niederschlag gewaschen und getrocknet, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Verglichen mit dem Ausführungsbeispiel 1 wurde in Schritt (2) bei diesem Vergleichsbeispiel kein Fällungsmittel zugesetzt.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Verglichen mit dem Ausführungsbeispiel 1 wurde bei diesem Vergleichsbeispiel kein Wasser zur Verdünnung der Reaktion in Schritt (2) zugegeben. Tabelle 1 Vergleich der spezifischen Testdaten zwischen dem gemäß den Ausführungsbeispielen 1-3 hergestellten Eisenphosphat und dem in den Vergleichsbeispielen hergestellten Eisenphosphat
    Partikelgröße D50 (nm) Verdichtungsdichte (g/cm3) Spezifische Oberfläche (m2/g)
    Ausführungsbeispiel 1 249 2.57 41.32
    Ausführungsbeispiel 2 260 2.41 40.20
    Ausführungsbeispiel 3 255 2.47 40.63
    Vergleichsbeispiel 1 3200 2.19 22.96
    Vergleichsbeispiel 2 5300 1.96 17.63
    Vergleichsbeispiel 3 3700 2.11 20.42
    Vergleichsbeispiel 4 2980 1.97 24.3
    Vergleichsbeispiel 5 2200 2.15 30.65
  • Aus den Daten in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung hergestellten Eisenphosphatprodukte nanoskalige Eisenphosphate sind, während die in den Vergleichsbeispielen hergestellten Eisenphosphatprodukte mikroskalige Eisenphosphate sind. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass das hergestellte nanoskalige Eisenphosphat die spezifische Oberfläche und die Verdichtungsdichte von Eisenphosphat erheblich verbessern kann.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind oben im Detail beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne dass vom Kern der vorliegenden Erfindung im Umfang des Fachwissens eines herkömmlichen Fachmanns abgewichen wird. Darüber hinaus können die Ausführungsbeispiele in der vorliegenden Erfindung und die Merkmale in den Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, sofern kein Widerspruch vorliegt.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Nanoblatt-Eisenphosphats, umfassend die folgenden Schritte: (1) Auflösen einer Phosphorquelle und einer Eisenquelle in einer sauren Lösung, um eine Phosphoreisenlösung zu erhalten; (2) Erhitzen eines Teils der Phosphoreisenlösung bis zum Sieden, Zugabe eines Fällungsmittels und Verdünnen der Reaktion, um eine primäre Eisenphosphataufschlämmung zu erhalten; und (3) Eintropfen der verbleibenden Phosphoreisenlösung in die primäre Eisenphosphataufschlämmung und Erhitzen des resultierenden Gemischs zur Reaktion, um Eisenphosphat zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (3) ferner das Filtern, Waschen und Trocknen des Eisenphosphats umfasst, um ein Eisenphosphatprodukt zu erhalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (1) die Eisenquelle mindestens eine aus einer Gruppe, bestehend aus elementarem Eisen, Eisensalz, Eisen(II)salz, Magnetit und Hämatit, ist; wobei bevorzugt, für den Fall, dass die Eisenquelle elementares Eisen und/oder Eisen(II)-salz ist, ein Oxidationsmittel zusätzlich der Phosphoreisenlösung zugegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (1) die Phosphorquelle mindestens eine aus einer Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Dihydrogenphosphat, Hydrogenphosphat, Hydroxyethylendiphosphonat und Aminotrimethylenphosphonat, ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (2) die saure Lösung mindestens eine aus einer Gruppe, bestehend aus Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure, ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (2) Wasser zur Verdünnung während des Verdünnens der Reaktion zugegeben wird, wobei ein Volumenverhältnis von zugegebenem Wasser zu dem Teil der Phosphoreisenlösung (2-20): 1 ist; wobei bevorzugt das Verdünnen der Reaktion in Schritt (2) das Verdünnen mit Wasser und das Altern umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (2) das Fällungsmittel mindestens eines aus einer Gruppe, bestehend aus Titanchlorid, Titansulfat, Titandioxid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat und Eisenphosphat, ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (3) vor der Zugabe der restlichen Phosphoreisenlösung in die primäre Eisenphosphataufschlämmung ferner die Zugabe des Fällungsmittels in die restliche Phosphoreisenlösung umfasst.
  9. Nanoblatt-Eisenphosphat, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Nanoblatt-Eisenphosphat einen Blattdurchmesser D50 von 200 nm bis 300 nm, eine spezifische Oberfläche von 40 m2 /g bis 43 m2 /g und eine Verdichtungsdichte von 2,4 g/cm3 bis 2,8 g/cm3 aufweist.
  10. Lithiumeisenphosphat, hergestellt aus dem Nanoblatteisenphosphat nach Anspruch 9.
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