[发明专利]钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法

说明书

本发明涉及一种磷酸铁锂的制备方法，具体涉及一种钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法。所述方法包括：硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁的纯化与除杂、磷酸铁的制备、磷酸铁锂的制备、磷酸铁锂离子化处理。本发明所述的方法制备的磷酸铁锂具有粒度分布窄，颗粒均匀，振实密度、比表面积、pH等指标完全满足磷酸铁锂要求；采用该材料制备的电池容量大，效率高，完全满足电池正极材料的要求，而且降低了生产成本，减少了环境风险，实现了副产品的综合利用和资源回收，是一种优异的资源利用方法。

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂的制备方法，具体涉及一种钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料是中国目前发展最为迅速的锂电池正极材料，其原料来源广泛，价格低廉，在国内电池行业广泛应用于汽车、电动工具、储能设备、应急电源设备和移动电源等领域。其中新能源电动车为主要应用领域，用磷酸铁锂的份额约占磷酸铁锂总量的45％以上。磷酸铁锂为有序的橄榄石结构。磷酸锂铁化学式一般表示为为LiFePO₄。其中锂为正一价，中心金属铁为正二价，所以准确描述磷酸铁锂应该为磷酸亚铁锂。磷酸铁锂与其他正极材料相比较，具有安全、环保、廉价、循环寿命长、高温性能好等优点，是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。目前制备磷酸铁锂的方法主要有固相法、碳热还原法、溶胶-凝胶模板法等。

硫酸法钛白粉生产中产生大量的硫酸亚铁，但是这些硫酸亚铁含有大量的杂质元素，不能够应用到磷酸铁锂的生产制备中，如何将硫酸法钛白粉生产中产生的硫酸亚铁用于磷酸铁锂的制备中，至今未解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法，制备的磷酸铁锂粒度分布窄，颗粒均匀，振实密度、比表面积、pH指标完全满足磷酸铁锂要求；采用该材料制备的电池容量大，效率高，完全满足电池正极材料的要求，并且降低了生产成本，减少了环境风险，实现了副产品的综合利用和资源回收，是一种优异的资源利用方法。

本发明所述的钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法，包括：硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁的纯化与除杂、磷酸铁的制备、磷酸铁锂的制备、磷酸铁锂离子化处理。

本发明所述的钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法，步骤如下：

(1)硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁的纯化与除杂：

将硫酸法钛白粉副产硫酸亚铁配置为浓度为100-150g/L的硫酸亚铁溶液，加入硫化钠溶液，搅拌，静置，过滤，得硫酸亚铁溶液；

(2)磷酸铁的制备：

向硫酸亚铁溶液中加入磷酸调节pH至2.0-2.5，搅拌，静置后过滤；继续向滤液中加入磷酸调节pH至1.5-2.0，加入表面活性剂，在搅拌下滴加双氧水，滴完后停止搅拌，在60-80℃的恒温水浴中静置40-60min，过滤，得白色沉淀，真空干燥后研磨，得磷酸铁；

(3)磷酸铁锂的制备：

a、将碳酸锂和磷酸铁混合研磨，采用聚氨酯罐和刚玉介质研磨，研磨转速控制在1000-1500r/min，研磨10-20min后，取出；

b、采用咖啡磨剪切研磨3-5min后，将物料装入石英匣体，于氮气保护下焙烧，采用氮气吹扫冷却；

c、再次采用聚氨酯罐和刚玉介质研磨，研磨转速控制在1500-2000r/min，研磨10-20min后，取出；

d、再次采用咖啡磨剪切研磨3-5min后，将物料装入石英匣体，于空气状态下焙烧6-8小时，自然冷却到室温，采用辊压磨进行破碎处理；

(4)磷酸铁锂离子化处理：

辊压后磷酸铁锂放入咖啡磨，加入锐钛型二氧化钛、氧化镁剪切研磨，经筛分后得产品。

其中：