[发明专利]一种钛白副产物硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种钛白副产物硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的方法，属于电池材料制备技术领域，所述方法包括以下步骤：将磷酸盐溶于水中，加入钛白副产物硫酸亚铁，加热反应结束后，抽滤，向所得滤液中加入氧化剂并加热，反应结束后，经压滤、洗涤、干燥并烧结后，得到所述电池级磷酸铁；本发明实现了钛白副产物硫酸亚铁的高附加值循环利用，制备得到的磷酸铁纯度高、杂质含量少，粒度小且均匀，振实密度高，符合电池级磷酸铁的要求；本发明工艺简单，且中间产物及最终产物的收率均较高，技术成熟可靠，易于实现工业化生产；本发明的原料易得且成本低，反应过程无污染，符合绿色环保要求。

技术领域

本发明属于电池材料制备技术领域，具体涉及一种钛白副产物硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料是目前发展最为迅速的锂电池正极材料，磷酸铁作为磷酸铁锂的前驱体，其纯度、结构和形貌对磷酸铁锂的性能有很大影响，不同磷酸铁原料合成出的磷酸铁锂电化学性能相差较大，因此，制备得到质量优异的磷酸铁对于磷酸铁锂正极材料的推广应用具有重要意义。

目前磷酸铁的制备工艺主要有水热法、溶胶-凝胶法等。水热法是在特制的密闭反应器中，采用水溶液为反应体系，通过对反应体系加热、加压，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或者不溶的物质溶解并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。水热法是制备超细粉体的湿化学方法之一。2000年，南京大学的郭学峰采用水热法将铁粉、氢氧化钠、水等均匀混合，然后在常压120℃下反应一周，通过离心、洗涤、烘干，得到了层状晶体磷酸铁。2006年Mal等把氯化铁和磷酸苯二钠混合均匀，以十二烷基硫酸钠为表面活性剂，在180℃水热反应15小时，第一次合成了有机和无机相结合的复合介孔磷酸铁。Kandori等通过严格控制反应物Fe(ClO₄)₃和磷酸的浓度，水热反应16小时得到球状磷酸铁。与其他粉体制备方法相比较，水热法反应工艺简单，但是缺点是投料一次性，导致整个生长过程无法控制，晶体生长大小和数量受容器大小限制，反应时间长，难以用于工业化生产。

溶胶-凝胶法通常是以金属醇盐或者无机盐的化学试剂与溶剂配制成均匀溶液，与反应物在液相下均匀混合，在某种溶剂中与水发生反应生成稳定的溶胶体系，然后经过放置或干燥处理使溶胶转化为凝胶，再在低于传统的烧结温度下煅烧后形成金属氧化物超细粉体。溶胶-凝胶法化学反应需要的温度较低，可得到分子水平的均匀性。但是整个溶胶-凝胶过程所需时间较长；凝胶存在大量微孔，干燥产物易收缩。

目前大部分企业一般采用Fe²⁺或Fe³⁺离子的水性溶液，选自氢氧化物、氧化物、羟基氧化物、水合氧化物、碳酸盐和羟基碳酸盐的氧化态的铁(Ⅱ)、铁(Ⅲ)或混合的铁(Ⅱ，Ⅲ)化合物，被引入含磷酸的水性介质，再将氧化剂加入磷酸水性Fe²⁺溶液中以氧化溶液中的铁(Ⅱ)，得到通式为FePO₄·nH₂O的正磷酸铁(Ⅲ)沉淀。而采用钛白副产硫酸亚铁制备硫酸铁的研究较少，且通常都需经过复杂的除杂净化步骤，因此，研究一种工艺简单的以钛白副产硫酸亚铁为原料制备电池级磷酸铁的方法，对于钛白副产硫酸亚铁的合理利用及磷酸铁锂正极材料的发展具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种钛白副产物硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种钛白副产物硫酸亚铁制备电池级磷酸铁的方法，包括以下步骤：

(1)将磷酸盐溶于水中，加入钛白副产物硫酸亚铁，加热反应结束后，抽滤，得到滤液和沉淀；

(2)向步骤(1)所得滤液中加入氧化剂并加热，反应结束后，经压滤、洗涤、干燥并烧结后，得到所述电池级磷酸铁。

进一步地，步骤(1)中所述磷酸盐为磷酸氢二铵。