降低磷鐵雜質元素對Li_xFe_yP_zO₄影響的工藝的制作方法

專利名稱：降低磷鐵雜質元素對Li_xFe_yP_zO₄影響的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種降低磷鐵雜質元素對LixFeyPzO4影響的工藝，可應用于磷鐵循環利用過程中的提純和高性能電極材料LixFeyPzO4的低成本開發。

背景技術：
LixFeyPzO4是一類很有潛力的新型綠色能源電極材料，主要包括LiFePO4、LiFe2/3PO4和Li4/7Fe4/7P8/7O4及其復合物，市場空間廣闊。在這些電極材料中，LiFePO4由于其獨特的結構和性能備受關注，但是目前高昂的制備成本阻礙了其在動力電池中的大規模應用，人們紛紛通過各種途徑降低成本和提高性能。然而，由于受工藝路線和原料的瓶頸限制，市場上商業化的LiFePO4需要在完全還原的氣氛下進行，制備成本較高，產量不是很大，仍存在價格過高、原料成本高(多采用醋酸或草酸等亞鐵鹽的H2還原氣氛)、產品性能不穩定、電子導電率低(約10-9～10-10S/cm[Nature Mat.2，(2002)123]和振實密度低(約1.3～1.5g/cm3)等的不足，制約了其市場的快速發展。原料在加熱的還原氛圍中出現的Fe2P相能有效提高LiFePO4的導電性[Nature Mat.2，(2002)123]。由于磷鐵的密度比碳的高，Fe2P也能提高LiFePO4的振實密度。目前商業化LixFeyPzO4的制備過程中仍存在的一個主要問題是采用含有一種金屬的鹽或金屬單質作反應物，采用不穩定的亞鐵鹽作為原料，以氬氣、氮氣、氫氣或C提供保護氣氛，對氧量的限制比較嚴格，沒有利用氧氣作為反應原料，另外特意加入其他元素來摻雜改性提高性能，原料和制備成本較高，材料的振實密度低。
磷鐵是磷與鐵反應形成的金屬間化合物，比重較大，來源廣泛，市場價格不高，根據粒度大小價格有所不同，目前800目的約5000元/噸。磷鐵的成分依據不同的磷礦石原料和工藝條件而有所不同，種類繁多，一般有以下幾種狀態FeP、Fe2P、Fe3P和FeP2等，常溫下化學性質穩定，不銹，無磁性，熔點約1149℃。我國的磷鐵資源豐富，不僅有大量的磷鐵礦冶煉制備，而且熱法磷或鈣鎂磷肥等磷化工和硅酸鹽化工等生產過程中副產較多，目前每年僅磷化工副產磷鐵就約有30萬噸。磷鐵目前的應用領域比較窄，大部分廉價出口或被商貿部門以粗品收購。因此，現在急需要保護我國的磷鐵資源，提升磷鐵的價值。
為了降低LixFeyPzO4的制備成本和拓展磷鐵的應用領域，我們在國際上率先提出了利用來源豐富的價廉磷鐵制備電極材料的新思路[中國專利CN101219783A]，闡述了利用磷鐵制備同時含磷與鋰元素的正極材料和負極材料的方法，開展了利用磷鐵制備Li3PO4和Fe2O3[中國專利200910059920.X]及磷酸鐵[中國專利2009101677564]的研究，針對由于磷鐵組成多樣化造成反應原料配比難及由磷鐵制備LixFeyPzO4的過程中混料、前軀體處理、反應溫度、反應時間等具體的技術問題，提出了由磷鐵制備LixFeyPzO4的特殊實施工藝[中國專利2009101677579]，與目前制備LiFePO4的過程完全不同，利用磷鐵和空氣中的氧為原料，可以有效的降低LixFeyPzO4的制備成本。
磷鐵的純度與原料的組成和工藝密切相關，電熱法磷生產中為了促使磷酸鈣中的磷完全利用，往往加入稍微過量的SiO2和C進行反應，除了造渣外，磷酸鈣中含有的鐵會與生成的磷在～1300℃反應生成磷鐵。因此，磷鐵中除了主要元素Fe和P外，還含有Si、Mn、S、C等雜質元素，這些雜質元素除了Si和C是反應原料外，其余的都是原料自身攜帶的，并且在造渣過程中已經除去部分原料中所帶雜質元素，所以磷鐵中除Si和C外的雜質元素含量較低，國內外報道及我們實驗室發現的典型雜質元素及含量如下Si＜15.0％、Mn＜2.5％、C＜5.0％、S＜1.078％、Ti＜2.5％，Ni＜1.5％，V＜1.5％、Cr＜1.5％、Cu＜1.5％、Al＜1.5％、Ca＜1.5％。不難發現，除了Si、Mn、C、Ti元素外，其它雜質元素的含量都較低。這些雜質元素可能會影響到材料的電化學性能，目前多通過機械處理、區域熔融、重結晶等方法進行提純，需要在較高溫度的惰性氣氛下完成，工藝較復雜，除雜的成本較高。
為此，在本申請中，基于我們原先申請的專利和新的實驗結果，利用反應過程通過簡單的過濾對磷鐵進行提純和對前軀體進行造粒，創造性的提出了一種利用多級過濾的工藝過程降低磷鐵中的雜質元素含量并對原料進行造粒后制備LixFeyPzO4的新工藝。


發明內容
本發明的目的是為了解決上述問題，采用液相方法對磷鐵中的雜質元素進行提純，降低磷鐵中的雜質元素對制備的LixFeyPzO4的影響，解決反應過程中氧量難以精確控制的難題，創造性的提出了一種利用多級過濾的工藝過程降低磷鐵中的雜質元素含量并對原料進行造粒后制備LixFeyPzO4的新工藝。
本申請的基本構思在于利用多級過濾的工藝過程降低磷鐵中的雜質元素含量，首先將磷鐵和含鋰物質在氧化性氣氛中充分反應生成Li3PO4和Fe2O3，然后將產物進行溶解，經過濾后，得到純度較高的Li3PO4濾液和Fe2O3濾渣，濾液經濃縮、造粒后得到高純球形Li3PO4原料，濾渣與一定量的酸反應形成鐵鹽溶液，經過濾后得到純度較高的鐵鹽濾液，第一次除去雜質元素，將鐵鹽濾液與磷酸或磷酸鹽反應后通過控制溫度和pH值得到FePO4沉淀，經過濾后得到純度較高的FePO4濾餅，第二次除去雜質元素，對FePO4濾餅進行洗滌、干燥后得到高純FePO4原料，第三次除去雜質元素，最后將得到的高純球形Li3PO4原料、FePO4原料與補充的磷源或鐵源或鋰源配料混合后在非氧化性氣氛下反應得到LixFeyPzO4，其特征在于所使用的工藝步驟是 (1)將磷鐵與鋰鹽按照磷元素與鋰元素的摩爾比為1.0∶(1.1～4.0)進行混合配料，然后在400～1000℃的氧化性氣氛中焙燒2～30小時形成中間產物Li3PO4和Fe2O3； (2)將步驟(1)的產物進行溶解、過濾； (3)將步驟(2)的濾液進行濃縮、造粒后形成純度較高的Li3PO4原料； (4)將步驟(2)的濾渣進行酸浸后形成鐵鹽溶液，過濾除去不溶性物質，第一次除去磷鐵中的雜質元素； (5)將步驟(4)的鐵鹽濾液與補充的磷酸或磷酸鹽反應形成FePO4沉淀，再次過濾，得到FePO4濾餅和濾液，第二次除去磷鐵中的雜質元素； (6)將FePO4濾餅進行洗滌，第三次除去磷鐵中的雜質元素，得到純度較高的FePO4原料； (7)按照總的磷元素、總的鐵元素和總的鋰元素的摩爾比為1.0∶(0.2～5.0)∶(0.2～1.5)的比例，將步驟(3)和(6)的產物與補充的鐵源或磷源或鋰源進行混合配料后，在400～900℃的非氧化性氣氛下焙燒0.2～30小時，得到LixFeyPzO4。
本發明中，所述的補充鐵源或磷源或鋰源不一定完全在步驟(7)加入，可以在反應的某一工藝過程中加入。
本發明中，所述的磷酸或磷酸鹽可以由磷鐵的氧化產物P2O5與H2O反應得到，其濃度和量根據磷鐵和LixFeyPzO4中的磷量及溶液的pH值與濃度進行確定。
本發明中，所述的酸浸指用硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸等礦物酸浸漬。
本發明中，所述的氧化性氣氛為含氧化性物質的氣氛，尤其指空氣和氧氣。
本發明中，所述的非氧化性氣氛為不含氧化性物質的氣氛，尤其指N2、Ar、H2、C、CO。
本發明中，所述的LixFeyPzO4中，0＜x≤1.5，0.2≤y≤1.5，0.2≤z≤2.0，尤其指LiFePO4、LiFe2/3PO4、Li4/7Fe4/7P8/7O4。
本發明中，所述鋰鹽來自LiH2PO4、Li2HPO4、Li3PO4、Li2O、Li2O2、LiOH、Li2CO3、LiNO3、醋酸鋰、焦磷酸鋰。
本發明中，摻雜元素、導電劑可以在反應的某一工藝段加入。
本發明制備的LixFeyPzO4電極材料不局限于LiFePO4、LiFe2/3PO4、Li4/7Fe4/7P8/7O4，其中的鐵元素或磷元素可以不全部來自磷鐵。
本發明中，可以通過工藝條件來控制產物的形貌、結晶度和粒徑大小及其分布等，也可以根據需要對產物進行球磨或氣流粉碎、改性等處理。
為了降低磷鐵雜質元素對LixFeyPzO4的影響，根據不同雜質元素的物理化學性質及其磷酸鹽的溶解度不同，通過控制反應溫度和pH值使雜質元素形成沉淀或溶液，也可以通過電解或加入絡合劑、氧化還原試劑將磷鐵中的雜質元素除去，中間產物的溶液經萃取、過濾后得到較高純度的Li3PO4和FePO4前軀體，從而降低磷鐵中的雜質元素對LixFeyPzO4的影響。
為了提高LixFeyPzO4的振實密度，得到特殊形貌的前軀體，將Li3PO4濾液進行濃縮、造粒，從而得到粒徑可控的球形高純Li3PO4原料。
為了解決氧量精確控制難的問題，本發明采用先氧化氣氛下充分反應，再在非氧化性氣氛中反應的兩段工藝路線，很好的解決了氧量難以精確控制的技術問題。另外，所述的氧化性氣氛和非氧化性氣氛容易實現，前者主要指空氣和氧氣，后者主要指N2、Ar、H2、C、CO。
本發明與現有技術相比，該工藝利用反應過程解決了磷鐵中雜質元素對制備的LixFeyPzO4的影響、由磷鐵制備LixFeyPzO4過程中氧量難以精確控制和產物LixFeyPzO4振實密度低的技術難題，采用多級過濾的簡單工藝除雜，具有以下優點和突出性效果利用反應過程降低磷鐵中雜質元素對LixFeyPzO4的影響和對前軀體進行造粒，先將磷鐵與鋰鹽在氧化性氣氛下充分反應生成Li3PO4和Fe2O3，然后將產物進行溶解，根據雜質元素的物理化學性質及其氧化物或磷酸鹽的溶解度差異，通過過濾或添加一定的絡合劑或沉淀劑或氧化還原劑除去磷鐵原料中的雜質元素，將所得溶液進行過濾得到純度較高的Li3PO4濾液和Fe2O3濾渣，將Li3PO4濾液進行濃縮、造粒后得到粒徑可控的高純度球形Li3PO4，Fe2O3濾渣與一定量的非磷酸的礦物酸反應形成鐵鹽溶液，經過濾后得到純度較高的鐵鹽濾液，第一次除去雜質元素，將鐵鹽濾液與磷酸或磷酸鹽反應后通過控制溫度和pH值得到FePO4沉淀，經過濾后得到純度較高的FePO4濾餅，第二次除去雜質元素，對FePO4濾餅進行洗滌、干燥后得到高純FePO4原料，第三次除去雜質元素，最后將得到的高純球形Li3PO4原料、FePO4原料與補充的磷源或鐵源或鋰源配料混合后在非氧化性氣氛下反應得到LixFeyPzO4；由高純度球形Li3PO4和FePO4容易制得球形LixFeyPzO4產物，從而能夠提高LixFeyPzO4的振實密度；反應工藝獨特，利用簡單的多級過濾工藝有效的降低了磷鐵中的雜質元素含量，從而降低了磷鐵中的雜質元素對LixFeyPzO4產物的影響；先將磷鐵與鋰鹽在氧化性氣氛下充分反應生成Li3PO4和Fe2O3，再將特殊形貌的Li3PO4和FePO4與補充的磷源或鐵源或鋰源在非氧化性氣氛下反應得到LixFeyPzO4，利用先完全氧化、再完全非氧化氣氛的兩段工藝有效的解決了由磷鐵制備LixFeyPzO4過程中氧量難以精確控制的技術問題，氧量易控制，易實現工業化；補充的磷源或鐵源可以來自磷鐵的氧化產物；可以用磷鐵代替在非氧化性氣氛下的含碳物質，減少由含碳物質生成的CO2排放；通過對反應的設計和原料的組合，將副產物CO2和H2O循環利用，可以實現零排放的清潔生產工藝；對設備的要求比較低，生產工藝簡單，反應容易操作，雜質元素容易除去，氧量容易控制，粒徑和形貌容易調整，生產成本低，各工藝步驟有機結合，實現自身循環，沒有廢液排出，投資少，效益好，易實現工業化，具有很好的應用價值，適合于由磷鐵低成本大規模生產高性能LixFeyPzO4。。



圖1由磷鐵經FePO4沉淀制備LixFeyPzO4的一種工藝流程圖。
圖2由Fe2P制備的LiFePO4的XRD圖。

具體實施例方式 以下結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，所述內容僅為本發明構思下的基本說明，但是本發明不局限于下面例子，依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均屬于本發明的保護范圍。
實施例1 以磷鐵Fe2P和碳酸鋰為原料制備LiFePO4，用王水將磷鐵溶解后進行元素分析，磷鐵原料中含有67.7％的Fe，18.9％的P，6.3％的Si，2.1％的Mn，1.3％的Ti，1.2％的V，1.2％的C，其余不溶性雜質含量為1.3％，根據計算，磷鐵的組成近似為Fe2P，由于C在反應過程中燒去，所以真正的雜質元素是Si、Mn、Ti、V和不溶性雜質，值得注意的是根據文獻報道Si、Mn、Ti和V有利于提高LiFePO4正極材料的電化學性能，而實際反應過程中的雜質元素Si、Mn、Ti和V會對LiFePO4進行原位自摻雜。在此，不妨設Si、Mn、Ti、V和不溶性雜質是磷鐵中要除去的雜質元素，根據它們的物理化學性質和磷酸鹽的溶解度不同，采用如附圖1所示的反應流程，先將4摩爾的磷鐵與6摩爾的碳酸鋰按磷和鋰的摩爾比為1∶3進行混合配料，混勻后在400～800℃的空氣中焙燒6～9小時，通過溫度控制，反應中只有磷鐵與碳酸鋰反應，而Si、Mn、Ti和V發生氧化反應，不與碳酸鋰反應，經檢測，不溶性雜質不發生反應，氧化氣氛下所發生的反應如下 4Fe2P+6Li2CO3+11O2→4Li3PO4+4Fe2O3+6CO2 Si+O2→SiO2 Mn+O2→MnO2 Ti+O2→TiO2 4V+5O2→2V2O5 為了實現清潔生產，將生成的副產物CO2經離心分離后通入LiOH溶液中進行吸收，經濃縮、結晶、干燥后制成Li2CO3原料，將蒸發的水冷凝回收后備用，發生如下反應 12LiOH+6CO2→6Li2CO3+6H2O 上述生成的產物中的元素Li、Fe、P的摩爾比為3∶2∶1，為了能生成LiFePO4，需要補充磷源和鐵源。以磷鐵的氧化產物為補充磷源和鐵源，再取2摩爾的磷鐵在干燥空氣中充分反應，磷鐵在干燥含氧氣氛中焙燒得到Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質的固體和P2O5氣體，將磷鐵氧化產物P2O5氣體通入冷水中得到高純度補充磷源磷酸。將上述磷鐵與碳酸鋰的焙燒產物轉移入水中，經攪拌、溶解、過濾分離后得到Li3PO4濾液和Fe2O3與SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質的濾餅，將Li3PO4濾液進行濃縮、造粒后得到～50nm的球形Li3PO4原料。這樣，經過過濾后，雜質元素轉移入Fe2O3中，將磷鐵的氧化產物Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質固體和過濾得到的Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質濾餅及添加的補充鐵源浸于沸騰鹽酸中充分反應，由于SiO2、TiO2和不溶性雜質不與鹽酸反應，所以經過濾后得到含Mn和V的FeCl3濾液，而Si、Ti和不溶性雜質進入濾渣除去，往含Mn和V的FeCl3濾液中投入補充磷源(NH4)3PO4，通過調整溫度和pH＝5～6得到FePO4沉淀，過濾后得到FePO4濾餅，而Mn和V進入濾液，此濾液用作磷鐵氧化產物P2O5的吸收劑進行循環利用，將FePO4濾餅進行多次洗滌后，可以除去表面吸附的雜質元素，從而得到高純度的FePO4原料，發生如下反應
P2O5+3H2O→2H3PO4 4Fe2O3+2Fe2O3+36HCl→12FeCl3+18H2O 12FeCl3+12(NH4)3PO4→12FePO4↓+36NH4Cl 由于FePO4在pH＝5.5時溶解度最小，通過控制反應溫度和pH值使生成FePO4沉淀，直接通過過濾、洗滌就可以除去Si、Mn、Ti、V雜質，得到純度較高的FePO4原料。按照相應的標準進行分析，Li3PO4的純度為99.6％，FePO4的純度為99.2％，其中Si、Mn、Ti、V的含量分別達到0.3％、0.1％、0.1％和0.1％，能夠滿足電池級原料的要求。將所得Li3PO4和FePO4前軀體與補充的鐵源氧化鐵與補充的鋰源LiOH配料混合后，根據產物中碳的含量要求，加入一定的碳，在100～300℃烘干后再在400～900℃的絕氧封閉體系中焙燒18～21小時，得到LiFePO4，發生的反應如下 4Li3PO4+12FePO4+4LiOH+2Fe2O3+8C→16LiFePO4+8CO↑+2H2O 有機的將各個工藝過程耦合起來，將生成的CO鼓入熱空氣中反應得到CO2，經LiOH溶液中吸收后可以制成Li2CO3原料，過濾的濾液和洗滌的水可以循環用于磷鐵氧化產物P2O5的吸收，形成磷酸后循環使用，沒有廢液排出，實現綠色清潔工藝生產。制備的LiFePO4產物比較疏松，有較好的橄欖石晶型，如圖2所示，粒徑較小，達到～60nm。
實施例2 以磷鐵FeP和氫氧化鋰為原料制備LiFePO4，經元素分析，磷鐵原料中含有54.1％的Fe，29.8％的P，7.3％的Si，2.1％的Mn，1.5％的Ti，1.5％的V，2.2％的C，其余不溶性雜質含量為1.5％，根據計算，磷鐵的組成近似為FeP，由于C在反應過程中燒去，而0.3％的其它雜質在電池級原料中允許存在，所以真正的雜質元素是Si、Mn、Ti、V和不溶性雜質，值得注意的是根據文獻報道Si、Mn、Ti和V有利于提高LiFePO4正極材料的電化學性能，而實際反應過程中的雜質元素Si、Mn、Ti和V會對LiFePO4進行原位自摻雜。在此，不妨設Si、Mn、Ti、V和不溶性雜質是磷鐵中要除去的雜質元素，根據它們的物理化學性質和磷酸鹽的溶解度不同，先將4摩爾的磷鐵與6摩爾的碳酸鋰按磷和鋰的摩爾比為1∶3進行混合配料，混勻后在400～800℃的空氣中焙燒6～9小時，通過溫度控制，反應中只有磷鐵與碳酸鋰反應，而Si、Mn、Ti和V發生氧化反應，不與碳酸鋰反應，氧化氣氛下所發生的反應如下 2FeP+6LiOH+4O2→2Li3PO4+Fe2O3+3H2O Si+O2→SiO2 Mn+O2→MnO2 Ti+O2→TiO2 4V+5O2→2V2O5 反應過程中除了水外，沒有有害的副產物生成。
上述生成的產物中的元素Li、Fe、P的摩爾比為3∶1∶1，為了能生成LiFePO4，需要補充磷源和鐵源。以磷鐵的氧化產物為補充磷源和鐵源，再取2摩爾的磷鐵在干燥空氣中充分反應，磷鐵在干燥含氧氣氛中焙燒得到Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質的固體和P2O5氣體，將磷鐵氧化產物P2O5氣體通入冷水中得到高純度補充磷源磷酸。將上述磷鐵與碳酸鋰的焙燒產物轉移入水中，經攪拌、溶解、過濾分離后得到Li3PO4濾液和Fe2O3與SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質的濾餅，將Li3PO4濾液進行濃縮、造粒后得到～50nm的球形Li3PO4原料。這樣，經過過濾后，雜質元素轉移入Fe2O3中，將磷鐵的氧化產物Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質固體和過濾得到的Fe2O3、SiO2、MnO2、TiO2、V2O5、不溶性雜質濾餅及添加的補充鐵源浸于沸騰硫酸中充分反應，由于SiO2、TiO2和不溶性雜質不與硫酸反應，所以經過濾后得到含Mn和V的Fe2(SO4)3濾液，而Si、Ti和不溶性雜質進入濾渣除去，往含Mn和V的FeCl3濾液中投入上述所得H3PO4和補充NH4H2PO4中，通過調整溫度和用氨水調pH＝5～6得到FePO4沉淀，過濾后得到FePO4濾餅，而Mn和V進入濾液，此濾液用作磷鐵氧化產物P2O5的吸收劑進行循環利用，將FePO4濾餅進行多次洗滌后，可以除去表面吸附的雜質元素，從而得到高純度的FePO4原料，發生如下反應 2FeP+4O2→Fe2O3+P2O5 P2O5+3H2O→2H3PO4 Fe2O3+Fe2O3+6H2SO4→2Fe2(SO4)3+6H2O 2Fe2(SO)4)3+2H3PO4+2NH4H2PO4+10NH3→4FePO4↓+6(NH4)2SO4 由于FePO4在pH＝5.5時溶解度最小，通過控制反應溫度和pH值使生成FePO4沉淀，直接通過過濾、洗滌就可以除去Si、Mn、Ti、V雜質，得到純度較高的FePO4原料。按照相應的標準進行分析，Li3PO4的純度為99.5％，FePO4的純度為99.1％，其中Si、Mn、Ti、V的含量分別達到0.4％、0.1％、0.1％和0.1％，能夠滿足電池級原料的要求。將所得Li3PO4和FePO4前軀體與補充的鐵源鐵粉配料混合后，根據產物中碳的含量要求，可以加入一定的含碳物質，在100～300℃烘干后再在400～900℃的絕氧封閉體系中焙燒18～21小時，得到LiFePO4，發生的反應如下 2Li3PO4+4FePO4+2Fe→6LiFePO4 有機的將各個工藝過程耦合起來，過濾的濾液和洗滌的水可以循環用于磷鐵氧化產物P2O5的吸收，形成磷酸后循環使用，沒有廢液排出，實現綠色清潔工藝生產。制備的LiFePO4產物比較疏松，有較好的橄欖石晶型，粒徑較小，達到～70nm。
權利要求
1.一種降低磷鐵雜質元素制備LixFeyPzO4的工藝，以磷鐵與含鋰物質為原料，利用反應過程降低雜質元素影響，x、y、z為不同化學組成所確定的系數，其特征在于所使用的工藝步驟是
(1)將磷鐵與鋰鹽按照磷元素與鋰元素的摩爾比為1.0∶(1.1～4.0)進行混合配料，然后在400～1000℃的氧化性氣氛中焙燒2～30小時形成中間產物Li3PO4和Fe2O3；
(2)將步驟(1)的產物進行溶解、過濾；
(3)將步驟(2)的濾液進行濃縮、造粒后形成純度較高的Li3PO4原料；
(4)將步驟(2)的濾餅進行酸浸后形成鐵鹽溶液，過濾除去不溶性物質，第一次除去磷鐵中的雜質元素；
(5)將步驟(4)的鐵鹽濾液與補充的磷酸或磷酸鹽反應形成FePO4沉淀，再次過濾，得到FePO4濾餅和濾液，第二次除去磷鐵中的雜質元素；
(6)將FePO4濾餅進行洗滌，第三次除去磷鐵中的雜質元素，得到純度較高的FePO4原料；
(7)按照總的磷元素、總的鐵元素和總的鋰元素的摩爾比為1.0∶(0.2～5.0)∶(0.2～1.5)的比例，將步驟(3)和(6)的產物與補充的鐵源或磷源或鋰源進行混合配料后，在400～900℃的非氧化性氣氛下焙燒0.2～30小時，得到LixFeyPzO4。
2.根據權利要求1的描述，其特征在于所述的氧化性氣氛為含氧化性物質的氣氛，尤其指空氣和氧氣。
3.根據權利要求1的描述，其特征在于所述的非氧化性氣氛為不含氧化性物質的氣氛，尤其指N2、Ar、H2、C、CO。
4.根據權利要求1的描述，其特征在于所述的補充磷源或鐵源可以來自磷鐵的氧化產物。
5.根據權利要求1的描述，其特征在于所述的LixFeyPzO4中，0＜x≤1.5，0.2≤y≤1.5，0.2≤z≤2.0。
6.根據權利要求1的描述，其特征在于所述鋰鹽來自LiH2PO4、Li2HPO4、Li3PO4、Li2O、Li2O2、LiOH、Li2CO3、LiNO3、醋酸鋰、焦磷酸鋰。
全文摘要
本發明涉及降低磷鐵雜質元素對LixFeyPzO4影響的工藝，屬于材料化工領域，先將磷鐵與鋰鹽在氧化性氣氛下的產物溶解過濾后得到Li3PO4濾液和Fe2O3濾餅，濾液經濃縮、造粒后得到高純球形Li3PO4，濾餅經酸溶、過濾、與磷酸或磷酸鹽反應后通過控制溫度和pH值得到FePO4沉淀，經過濾、洗滌、干燥得到高純FePO4，最后將上述Li3PO4、FePO4與補充的原料混合后在非氧化性氣氛下反應得到LixFeyPzO4。該方法能降低磷鐵中的雜質元素、簡化氧量控制、提高產物振實密度，磷鐵可取代碳。
文檔編號C01B25/45GK101759174SQ20091026348
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者王貴欣, 閆康平, 李秀麗, 劉睿, 陳妙 申請人:四川大學