[发明专利]微分反应结晶法制备高纯纳米级产物的方法

说明书

技术领域：

本发明属化学领域，具体涉及的是一种由铁源、锂源、磷源工业级原料制备高纯纳米级电极材料及前躯体的方法。

背景技术：

高纯度纳米级材料是许多制造业的基础性材料，其纯度、纳米尺度将决定制造物件性能的优劣。如高纯纳米级磷酸锂、磷酸铁、磷酸亚铁、氟化锂、六氟磷酸锂、磷酸铁锂制备技术的开发，对降低（能源）电池正极材料成本、高效规模化生产具有支撑作用，对调整我国能源结构，加快新能源战略实施步伐具有重要意义。本发明旨在自主研发一种低成本纳米规模化制备关键技术，并与下游产品应用集成，实现产业化，以此带动上下游产业，促进能源材料的发展，解决能源与环保问题。

以高纯纳米氟化锂为例，它是制备六氟磷酸锂的前躯体，对杂质控制要求严格，如果杂质偏高，将降低下游产品电化学性能，本发明采用的工业级原材料更是容易引入大量杂质，因此，开发纳米级产物反应分离一体化技术，纯化原材料并有效去除有害杂质，确保产品纳米化程度前提下降低材料的生产成本是本发明突破难点之一，也是业界关注、研究的热点。

文献主要报道了如下纳米材料制备方法：

魏春城先生的高分散氧化锆纳米粉体的制备方法。其主要特点在于 (1)在搅拌条件下，将沉淀剂滴定到锆盐溶液中，生成凝胶，然后用去离子水将凝胶抽滤洗涤数次，直至洗液显中性为止；(2)向凝胶中加入莰烯，在50～70℃环境下球磨混合形成料浆；(3)将料浆在室温凝固成型，再把凝固的料浆放在室温空气环境中停留7～10天，待莰烯完全挥发后放到烧结炉中，700～900℃煅烧，即得高分散氧化锆纳米粉体。

清华大学骞伟中先生提供了一种用于复合增强的三维纳米碳材料及其制备方法，其主要特点在于：发明三维纳米碳材料制备方法是在碳纳米管表面包覆纳米级的高分子串晶片，然后将其用高温或酸处理的方式碳化，或先在碳纳米管表面沉积金属颗粒，再裂解烃类沉积碳将金属颗粒包覆，最后用真空高温蒸发的方法去除金属颗粒，并将碳球高温整形。

西北矿冶研究院王永斌先生提供了一种制备高纯氟化锂的方法，其主要特点在于有如下步骤：(1)将氟化锂与氯化锂的混合物或氯化锂或醋酸锂投入去离子水中， 搅拌溶液使混合物充分溶解，并配成pH值为0.1～7的为偏酸性的水溶液；(2)在搅拌 的状态下，在步骤1所述的水溶液中快速滴加饱和氟化铵或氟化氢铵或氨与氟化氢两种 单质的溶液，得到氟化锂沉淀；继续搅拌0.5—1h，静止1—2h；(3)经过上述1、2步 骤，氟化锂已形成不溶于水的沉淀物，过滤、干燥氟化锂沉淀物，用去离子水洗涤3～5 次，再将所得氟化锂在100～200℃的温度下真空干燥1～2h。该发明的有益效果是：制 备的氟化锂纯度达到以下要求：氟化锂(LiF)≥99.99％；二氧化硅(SiO₂)≤4ppm；重 金属≤(以Fe计)≤1ppm；其他金属总量(以Ca，Mg，Al计)≤1ppm。

中南大学胡启阳先生提供了一种高纯纳米氟化锂的制备方法。以工业氯化锂和氟化氢铵为原料，氯化锂 经水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得到高纯无水氯化锂；氯化锂经氟化氢铵干法合成氟化锂。该发明相对于提纯碳酸锂、氢氧化锂等锂 化合物而言，工艺简单、操作方便；采用干法合成氟化锂，引入杂质少，含 水量低；合成与分离纯化在同一设备中分步完成，缩短了工艺流程，操作方便。采用该发明获得的高纯氟化锂产品为具有纳米介孔结构的类球形纳米晶 聚结体，活性高。

中南大学胡启阳的先生又提供了一种高纯纳米氟化锂的制备方法，本发明以工业氢氧化锂和氟化铵为原料，先将氢氧锂水溶解、萃淋树脂色层法纯化、浓缩、喷雾干燥得到高纯单水氢氧化锂；常温下混合氢氧化锂与氟化铵，反应形成纳米氟化锂；经热处 理去除杂质，得到高纯度氟化锂产品。该发明常温化学反应生成氟化锂及易于分离去除的共生产物；产品制备流程短、工序少，便于产业化；产品为纳 米级，反应活性高，形貌好，能满足作为高技术新材料生产原材料的要求。

比亚迪股份有限公司陆艳玲女士提供了一种氟化锂的制备方法，该方法包括将氟源与可溶性锂盐在水中接触反 应，其中，所述氟源为氟化铵。该发明提供的氟化锂的制备方法对原料锂盐 的纯度要求低，常规工业废液中的锂盐即可用作本发明的原料，因而该方法 可用于回收工业废液中价格昂贵的锂盐，由此大大提高资源利用率。而且锂 盐的反应转化率高、所得氟化锂产品纯度高。另一方面，该发明提供的方法 还能对反应体系中过量或未反应的原料锂盐、氟化铵循环利用，将反应体系 中生成的铵盐作为副产品出售，由此实现最大资源利用率。