[发明专利]一种以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法

说明书

本发明公开了一种以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法，属于锂电池材料制备技术领域。本发明主要包括：筛选获得铬杂质含量低于100ppm的铁皮，然后使用铁皮制备得到硝酸亚铁，再利用硝酸亚铁制备α‑羟基氧化铁晶种；最后在反应釜中将铁皮、α‑羟基氧化铁晶种、硝酸亚铁溶液和硫酸亚铁溶液混合，通入空气并加热反应，制得氧化铁红浆料，对氧化铁红浆料进行除铁后，再加入过硫酸铵溶液加热与杂质铬反应，最后将氧化铁红浆料经过漂洗除杂、压滤烘干和研磨粉碎后，即得得到铁基电极材料。本发明方法制备的得到铁基电极材料，其铬杂质含量≤100ppm，远低于市场上150‑200ppm的平均水平，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于锂电池材料制备技术领域，更具体地说，涉及一种以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法。

背景技术

磷酸铁锂作为正极材料是锂离子电池的关键核心材料之一，其性能直接影响了锂离子电池的各项性能指标，当磷酸铁锂存在铬(Cr)等金属杂质时，电池化成阶段的电压达到这些金属元素的氧化还原电位后，这些金属就会先在正极氧化再到负极还原，当负极处的金属单质累积到一定程度，其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜，造成电池自放电。自放电对锂离子电池会造成致命的影响，因而从源头上防止金属异物的引入就显得格外重要。

原材料是磷酸铁锂正极材料中金属杂质的直接来源，如果原材料的金属异物含量超标，后续工序很难将其除去。磷酸铁锂制备工艺根据铁源不同，主要有三类——草酸亚铁工艺、氧化铁红工艺和磷酸铁工艺。而就铁源获得的便捷性与环保性两方面考虑，现有氧化铁红制备过程全部或部分通过废弃物综合利用取得，制备工艺相较另两种工艺历史久远，品质控制技术相对更加成熟，资源相对而言更易获得，价格相对而言更加便宜，因而更有可能短期内实现规模供应。但目前市场上绝大部分氧化铁红，由于生产工艺落后导致其金属杂质，特别是Gr杂质含量过高，达不到作为制备商用磷酸铁锂原材料的标准，无法满足日益增长的市场需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法，能有效控制铬等金属杂质的富集。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法：将过量的废旧铁皮与α-羟基氧化铁、硫酸亚铁溶液和硝酸亚铁溶液加入到反应釜中，通入空气并加热进行氧化反应，反应结束后得到氧化铁红浆料，将所得氧化铁红浆料去除单质铁后，加入过硫酸铵并进行加热与氧化铁红浆料中杂质铬反应，然后经过去离子水漂洗除杂、压滤烘干和研磨粉碎，即得铬杂质含量降低的铁基电极材料。

进一步地，所述以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法具体为：将过量的Cr≤100ppm的废旧铁皮与α-羟基氧化铁、硫酸亚铁溶液和硝酸亚铁溶液加入到反应釜中，通入空气并加热进行氧化反应，反应结束后得到氧化铁红浆料，将所得氧化铁红浆料去除单质铁后，加入过硫酸铵溶液并进行加热与氧化铁红浆料中杂质铬反应，然后经过去离子水漂洗除杂、压滤烘干和研磨粉碎，即得Cr≤100ppm的铁基电极材料。

进一步地，所述以废旧铁皮为原料制备铁基电极材料的方法，包括如下步骤：

(1)筛选得到Cr≤100ppm的废旧铁皮；

(2)将过量废旧铁皮加入硝酸，制备得到硝酸亚铁溶液；

(3)利用硝酸亚铁溶液制备α-羟基氧化铁；

(4)将硫酸亚铁制备成硫酸亚铁溶液，与废旧铁皮、α-羟基氧化铁和硝酸亚铁溶液加入到反应釜中，通入空气并加热进行氧化反应，反应结束后得到氧化铁红浆料；

(5)将所得氧化铁红浆料去除单质铁；

(6)对除铁后的氧化铁红浆料加入过硫酸铵溶液并加热，与杂质铬反应；

(7)用去离子水漂洗氧化铁红浆料，使其电导率小于100μS/cm；