本發明涉及電池材料制備領域，具體涉及一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法。
背景技術：
：鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應、工作溫度范圍寬等眾多優點，廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、數碼相機、攝錄機、電子儀表等，在UPS、電動工具、電動自行車、電動汽車、儲能電池等領域也具有光明的應用前景。近年來，鋰離子電池的產量飛速增長，應用領域不斷擴大，已成為在二十一世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產品。正交橄欖石結構的磷酸鐵鋰正極材料已成為國內外的研究熱點。該材料集中了鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰及其衍生物正極材料的各自優點：不含貴重元素，原料廉價，資源極大豐富；結構穩定，安全性能極佳，LiFePO4中的O與P以強共價鍵牢固結合，使材料很難析氧分解；高溫性能和熱穩定性明顯優于已知的其它正極材料；循環性能好；充電時體積縮小，與碳負極材料配合時的體積效應好；與大多數電解液系統相容性好，儲存性能好；無毒，為真正的綠色材料。與鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰及其衍生物正極材料相比，磷酸鐵鋰正極材料在成本、高溫性能、安全性方面具有突出的優勢，可望成為動力型和儲能型鋰離子電池理想的正極材料。磷酸鐵鋰正極材料的產業化和普及應用對降低鋰離子電池成本，提高電池安全性，擴大鋰離子電池產業，促進鋰離子電池大型化、高功率化具有十分重大的意義；將使鋰離子電池在中大容量UPS、中大型儲能電池、電動工具、電動汽車中的應用成為現實。而磷酸鐵鋰的制備廣泛采用磷酸鐵與鋰鹽經過混合后再還原氣氛下煅燒制備，而作為磷酸鐵鋰重要原料的磷酸鐵，一般采用亞鐵鹽加入磷酸鹽、氧化劑等經過液相沉淀制備，此工藝存在有以下的缺點：1.流程長，成本高，其包括亞鐵鹽的制備和凈化、液相沉淀、氧化和沉淀轉化、后處理等工序，流程長，磷酸鐵的回收率低，同時需要使用大量的亞鐵鹽、磷酸鹽、氧化劑等，成本高。2.污水產生量大，污水處理難，對環境存在一定的影響，在制備磷酸鐵過程中產生大量的含磷和含氨氮的廢水，需要進行污水處理，同時在處理污水中產生大量的廢渣也需要進行處理。技術實現要素：為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，方法簡單，工藝流程短，成本低，不產生廢水和廢渣，得到的產品純度高，粒度分布均勻，可得到納米級磷酸鐵。本發明所采用的技術方案為：一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)溶解絡合，將含三價鐵的物質與磷酸在20-120℃攪拌反應10-300分鐘，然后經過過濾到磷酸鐵絡合溶液和未反應的濾渣，三氧化二鐵與磷酸的摩爾比為1:2-10，磷酸的質量分數為10-75％；(2)解絡沉淀，將磷酸鐵絡合溶液放入高壓釜內，在100-180℃下攪拌反應30-90分鐘，反應時高壓釜內的壓力為0.1-0.5Mpa，得到磷酸鐵沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步驟(1)繼續使用。(3)將步驟(2)得到的磷酸鐵沉淀經過過濾后加去離子水洗滌至洗水的pH為7-10，然后經過烘干、破碎、篩分和混料，得到電池級磷酸鐵。進一步的，所述的步驟1中含三價鐵的物質為三氧化二鐵、氫氧化鐵、羥基氧化鐵中的至少一種，含三價鐵的物質粒度為10-5000nm，攪拌轉速為50-500r/min。進一步的，所述的步驟2攪拌轉速為50-500r/min。以三氧化二鐵為例，其基本的原理如下：1.溶解絡合反應Fe2O3和H3PO4在一定的溫度、壓力下反應生成磷酸鐵絡合溶液，其反應方程式為：Fe2O3+H3PO4→FePO4.(H3PO4)x2.解絡沉淀反應將磷酸鐵絡合溶液過濾后放入高壓反應釜中，在一定溫度和壓力下反應解絡生成粉紅色磷酸鐵沉淀，其反應方程式為FePO4.(H3PO4)x→FePO4↓+.xH3PO4得到的磷酸鐵經過后處理得到電池級磷酸鐵，而解絡合得到的溶液為磷酸溶液，磷酸溶液可返回繼續進行溶解絡合反應。由于生成的磷酸鐵絡合溶液可在一定的溫度和壓力下緩慢釋放出磷酸，從而得到磷酸鐵沉淀，可通過控制溫度和壓力來調整解絡合速度，從而可得到不同粒度的磷酸鐵，同時由于此反應為均相沉淀，得到的磷酸鐵粒度更加均勻，分散性好。由于不添加鈉離子、硫酸根離子、氯離子等，產品純度更高。本發明的有益效果為：1.產品純度高，粒度可控，分散性好，粒度分布均勻，由于生成的磷酸鐵絡合溶液可在一定的溫度和壓力下緩慢釋放出磷酸，從而得到磷酸鐵沉淀，可通過控制溫度和壓力來調整解絡合速度，從而可得到不同粒度的磷酸鐵，同時由于此反應為均相沉淀，得到的磷酸鐵粒度更加均勻，分散性好。由于不添加鈉離子、硫酸根離子、氯離子等，產品純度更高。2.流程短，成本低，采用此工藝，不需要其他的氧化劑等輔料，解絡合產生的磷酸溶液可返回使用，成本低。3.不產生污水，減少了污水處理，不對環境造成危害，由于基本無廢水外排，不使用含氨氮的原輔料，減少了污水處理，對環境不造成傷害。具體實施方式以下結合具體的實例，對本發明申請所述的一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法進行描述和說明，目的是為了公眾更好的理解本發明的技術內容，而不是對所述技術內容的限制，在相同或近似的原理下，對所述工藝步驟進行的改進，包括反應條件、所用試劑改進和替換，達到相同的目的，則都在本發明申請所要求保護的技術方案之內。實施例一一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：(1)溶解絡合，將含三價鐵的物質與磷酸在90℃攪拌反應60分鐘，然后經過過濾到磷酸鐵絡合溶液和未反應的濾渣，三氧化二鐵與磷酸的摩爾比為1:3，磷酸的質量分數為65％；(2)解絡沉淀，將磷酸鐵絡合溶液放入高壓釜內，在140℃下攪拌反應60分鐘，反應時高壓釜內的壓力為0.2Mpa，得到磷酸鐵沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步驟(1)繼續使用。(3)將步驟(2)得到的磷酸鐵沉淀經過過濾后加去離子水洗滌至洗水的pH為7.5，然后經過烘干、破碎、篩分和混料，得到電池級磷酸鐵。進一步的，所述的步驟1中含三價鐵的物質為三氧化二鐵，三氧化二鐵的粒度為100nm，攪拌轉速為300r/min。進一步的，所述的步驟2攪拌轉速為400r/min。最終得到的電池級磷酸鐵的指標如下：指標主含量SO42-Na+Cl-數值99.85％11ppm15ppm10ppm指標D10D50D90D99數值20nm31nm43nm46nm實施例二一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：(1)溶解絡合，將含三價鐵的物質與磷酸在95℃攪拌反應70分鐘，然后經過過濾到磷酸鐵絡合溶液和未反應的濾渣，三氧化二鐵與磷酸的摩爾比為1:3.5，磷酸的質量分數為60％；(2)解絡沉淀，將磷酸鐵絡合溶液放入高壓釜內，在130℃下攪拌反應60分鐘，反應時高壓釜內的壓力為0.15Mpa，得到磷酸鐵沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步驟(1)繼續使用。(3)將步驟(2)得到的磷酸鐵沉淀經過過濾后加去離子水洗滌至洗水的pH為7.5，然后經過烘干、破碎、篩分和混料，得到電池級磷酸鐵。進一步的，所述的步驟1中含三價鐵的物質為羥基氧化鐵，羥基氧化鐵的粒度為200nm，攪拌轉速為300r/min。進一步的，所述的步驟2攪拌轉速為450r/min。最終得到的電池級磷酸鐵的指標如下：指標主含量SO42-Na+Cl-數值99.81％8ppm13ppm11ppm指標D10D50D90D99數值70nm92nm113nm119nm實施例三一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：(1)溶解絡合，將含三價鐵的物質與磷酸在110℃攪拌反應80分鐘，然后經過過濾到磷酸鐵絡合溶液和未反應的濾渣，三氧化二鐵與磷酸的摩爾比為1:2.5，磷酸的質量分數為50％；(2)解絡沉淀，將磷酸鐵絡合溶液放入高壓釜內，在120℃下攪拌反應70分鐘，反應時高壓釜內的壓力為0.18Mpa，得到磷酸鐵沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步驟(1)繼續使用。(3)將步驟(2)得到的磷酸鐵沉淀經過過濾后加去離子水洗滌至洗水的pH為8.0，然后經過烘干、破碎、篩分和混料，得到電池級磷酸鐵。進一步的，所述的步驟1中含三價鐵的物質為氫氧化鐵，氫氧化鐵的粒度為500nm，攪拌轉速為400r/min。進一步的，所述的步驟2攪拌轉速為450r/min。最終得到的電池級磷酸鐵的指標如下：指標主含量SO42-Na+Cl-數值99.87％9ppm12ppm10ppm指標D10D50D90D99數值100nm120nm143nm150nm實施例四一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：一種新能源用電池級磷酸鐵的制備方法，包括以下步驟：(1)溶解絡合，將含三價鐵的物質與磷酸在105℃攪拌反應60分鐘，然后經過過濾到磷酸鐵絡合溶液和未反應的濾渣，三氧化二鐵與磷酸的摩爾比為1:2.2，磷酸的質量分數為50％；(2)解絡沉淀，將磷酸鐵絡合溶液放入高壓釜內，在140℃下攪拌反應60分鐘，反應時高壓釜內的壓力為0.25Mpa，得到磷酸鐵沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步驟(1)繼續使用。(3)將步驟(2)得到的磷酸鐵沉淀經過過濾后加去離子水洗滌至洗水的pH為7.2，然后經過烘干、破碎、篩分和混料，得到電池級磷酸鐵。進一步的，所述的步驟1中含三價鐵的物質為三氧化二鐵，三氧化二鐵的粒度為900nm，攪拌轉速為400r/min。進一步的，所述的步驟2攪拌轉速為500r/min。最終得到的電池級磷酸鐵的指標如下：本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3