[发明专利]一种硫酸体系中低硫高纯磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开了一种硫酸体系中低硫高纯磷酸铁的制备方法，涉及锂电池正极材料制备领域。本发明的方法包括：配置磷源和铁源；将磷源和铁源混合加热调浆，恒温过滤得到滤饼，滤饼再浆后再次恒温过滤去除其中的液体，得到二次滤饼；将二次滤饼再浆后在恒温条件下反应得到磷酸铁白色浆料，浆料洗涤、过滤、干燥、焙烧得到低硫磷酸铁；本发明实现了硫酸体系中低硫高纯磷酸铁的制备，大大降低洗涤水的用量和对设备的腐蚀作用，同时降低了废水处理的环保压力。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料制备领域，具体为一种硫酸体系中低硫高纯磷酸铁的制备方法。

背景技术

近年来动力用锂离子电池蓬勃发展，磷酸铁锂因其制备成本较低，安全性能高，近些年来受到广泛的应用。制备磷酸铁锂的铁源多为磷酸铁，磷酸铁通常使用廉价的钛白副产物硫酸亚铁制备而得，但硫酸体系中制备的磷酸铁会存在大量的硫杂质，这些杂质的存在导致后续焙烧脱水和磷酸铁锂制备过程中对设备的腐蚀性过大，影响设备的使用寿命，另外硫杂质含量过高对后续磷酸铁锂的性能表现也会造成较大的负面影响，因此急需要一种在硫酸体系中制备得到低硫高纯磷酸铁的方法。

目前，硫酸体系中降低硫含量的方法主要通过沉淀过滤的方法，如公开号为CN102403500A，名称为一种静态混合管式反应器制备磷酸铁锂材料的方法发明专利申请，该方法针对磷酸铁锂的合成过程，将磷源、铁源、锂源混合成料浆后通过膜过滤去除其中的SO₄^2-、NO₃^-等离子，然后加入碳源混合反应得到磷酸铁锂浆料，该方法虽然能够去除杂质离子，但是针对众多离子的膜过滤，过滤效果和去除率一般，且膜过滤的成本较高，不适合大规模产业化。

再例如公开号为CN 113184820 A，名称为一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其中公开了一种利用pH调节剂调节溶液pH，实现对杂质离子的去除；同时采用氧化剂氧化和控制溶液pH的方法制备出氢氧化铁；再控制pH和选用磷酸返溶制备成磷酸铁的方法，该方法虽然能够去除亚铁中一定量的锰，镁，锌以及SO₄^2-离子，但是后续混合酸磷酸和硫酸的加入会使得制备生成的磷酸铁中硫含量依旧很高。

此外，专利公开号为CN110980679A，公开日为2020年4月10日，发明名称为一种类球形低硫磷酸铁的制备方法，它是在传统液相沉淀法技术基础上进行优化改进，以三价铁盐和低浓度磷酸为原料，添加氨水作为配体，与中心原子Fe³⁺形成磷酸铁铵配合物FePO₄·xNH₄OH，减少FePO₄·xMSO₄生成，然后加热使得氨气逸出制备磷酸铁，减少了磷酸铁晶核长大过程中的硫包裹现象，从而降低磷酸铁产品硫含量。专利公开号为CN112624082A，公开日为2021年4月9日，发明名称为一种利用磷酸废液制备磷酸铁锂的方法，其包括以下步骤，S1：对磷酸废液进行扩散渗析，去除金属盐杂质；S2：然后加入硫酸铁和双氧水进行充分反应得到含有二水合磷酸铁沉淀和硝酸、硫酸的反应溶液；S3：对反应溶液进行压滤分离，得到二水合磷酸铁、以及硝酸和硫酸的混合溶液；S4：在二水合磷酸铁中加入锂源和碳源并进行球磨，然后在氮气保护下进行煅烧；S5：在混合溶液中加入氨水、然后经浓缩结晶后进行离心分离，得到硫酸铵。以上专利中，通过加入氨水将硫化物全部转化成较易分解的氨化物，实现硫含量的降低，但均需焙烧处理以除去磷酸铁中的硫，造成产品比表不可控。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中除去磷酸铁中的硫采用焙烧方式造成产品比表不可控的问题，本发明提供一种硫酸体系中低硫高纯磷酸铁的制备方法，在制备磷酸铁的前端去除了绝大多数的硫酸根离子，避免高温焙烧对产品比表产生影响，制得的磷酸铁硫含量低，纯度高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：