[发明专利]一种电池级水合磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开了一种电池级水合磷酸铁的制备方法，包括方案A或B：方案A：将亚铁源溶液与磷源溶液配成混合溶液，通过严格控制pH及反应温度和时间等条件，使亚铁离子氧化并转化成水合磷酸铁；方案B：将磷源与亚铁源溶液先转化成磷酸亚铁沉淀；再将磷酸亚铁沉淀加水调浆后补加磷源，通过严格控制pH及反应温度和时间等条件，使亚铁离子氧化并转化成水合磷酸铁。该方法可以产出纯度、密度和粒度等达到电池级水合磷酸铁，且可以采用化学纯或纯度不高的铁源或磷源物料，突破了现有技术对原料纯度要求高的局限，同时解决现有水合磷酸铁产品振实密度偏低的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及一种电池级水合磷酸铁的制备方法，特别涉及一种利用高酸度电离沉淀技术来实现高纯、高振实密度及形貌较好的电池级水合磷酸铁的方法，属于锂离子电池材料制备术领域。

背景技术

自1997年第一次报道橄榄石结构的磷酸铁锂中锂离子能够嵌入/脱出并用作锂离子电池正极材料以来，基于橄榄石结构(LiMPO₄，M代表Fe、Mn、Ni、Co等)的锂离子电池正极材料，特别是LiFePO₄正极材料具有安全性高、循环寿命长、制造成本低等优点，是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。随着磷酸铁锂电池在新能源汽车、风光储能、通讯基站、大型数据库储存等行业的应用，磷酸铁锂正极材料也得到大力发展。

关于磷酸铁锂的前驱体的合成技术，存在着多种工艺技术路线，已经获得了产业化的技术路线主要有含铁草酸盐、含铁氧化物和含铁磷酸盐等。其中，正磷酸铁路线制备的磷酸铁锂具有电性能良好、杂质含量低、工艺步骤简单等突出优势，逐渐成为行业统一的技术趋势。一方面，磷酸铁锂充放电过程中以磷酸铁锂和磷酸铁为最终两相结构，采用磷酸铁来制备磷酸铁锂时，磷酸铁的结构和形貌特征影响到最终产品的性能，因此形貌可控磷酸铁制备很重要；另一方面，现有工艺在水合磷酸铁制备过程中，对铁源和磷源的原料纯度要求非常高，极大限制了水合磷酸铁制备的原料来源，因此控制杂质组分在水合磷酸铁制备过程中的分布行为，对扩充水合磷酸铁制备的原辅材料来源也是十分重要的。

发明内容

针对现有技术中电池级磷酸铁制备过程中存在的问题，本发明的目的是在于提供一种利用高酸度电离沉淀技术产出纯度、密度和粒度等达到电池级水合磷酸铁的方法，该方法可以采用化学纯或纯度不高的铁源或磷源物料，突破了现有技术对电池级磷酸铁制备原料纯度要求高的局限，同时制备的水合磷酸铁的形貌为球形或类球形，且结晶度较高，解决现有水合磷酸铁产品振实密度偏低的技术缺陷。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种电池级水合磷酸铁的制备方法，该方法包括方案A或方案B：

方案A：

将亚铁源溶液与磷源溶液配成混合溶液，先向混合溶液中加入硫酸溶液调节pH值至0.01～1.0，再加入氧化剂进行氧化反应使亚铁离子转化成铁离子，最后升温至75～120℃反应8.0～48.0h，反应完成后，进行液固分离，固体产物经过水洗、烘干，即得；

方案B：

将磷源加入亚铁源溶液中在30～60℃温度下进行反应，控制反应终点的pH值为6.0～10.0，液固分离，得到磷酸亚铁沉淀；将磷酸亚铁沉淀加水调浆得到磷酸亚铁浆料，向磷酸亚铁浆料中补加磷源及加入硫酸溶液调节pH值至0.01～1.0后，再加入氧化剂进行氧化反应使亚铁离子转化成铁离子，最后升温至75～120℃反应8.0～48.0h，反应完成后，进行液固分离，固体产物经过水洗、烘干，即得。