[发明专利]一种零排放循环生产磷酸铁及磷酸铁锂的方法

说明书

本发明公开了一种零排放循环生产磷酸铁及磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：(1)将氯化亚铁、双氧水、盐酸在水中混合反应，得到氯化铁溶液；(2)将氯化铁溶液、磷酸根化合物、氨水在水中混合反应，得到磷酸铁前驱体液；(3)将磷酸铁前驱体液过滤，分别得到含有氯化铵的废水和含有磷酸铁的滤饼；(4)将含有磷酸铁的滤饼干燥、煅烧，得到磷酸铁；(5)将含有氯化铵的废水与磷酸反应，反应生成氯化氢气体和磷酸铵盐，将氯化氢气体导出制备盐酸后回用至步骤(1)中，将反应完成液回用至步骤(2)中。本发明基本实现了磷酸铁锂生产的零排放和原料循环利用，解决了困扰磷酸铁锂生产企业环境污染的一大难题并可大幅度降低生产成本。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种零排放循环生产磷酸铁及磷酸铁锂的方法。

背景技术

随着全世界石油资源的不断减少和汽车尾气对环境污染的日益严重，混合电动车(HEV)和电动车(EV)己成为将来燃油驱动汽车的替代者而备受关注，而移动电源系统是作为电动汽车的关键部件之一。因此，高性能(即高比能量、长寿命、安全性)、低成本和环境友好的电池将成为移动电源产业发展的重点和热点。锂离子电池正是为适应这一需求而发展起来的新一代绿色高能充电电池。它具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等突出优点。

自1997年Padhi等人报道具有橄榄石结构的磷酸铁锂材料可以用作锂离子电池的正极材料，由于其价格便宜、环保无污染、不吸潮、热稳定性好等优点，成为目前最具潜力的正极材料之一，为广大科研机构和商业机构所关注。近年来，许多科研工作者对该材料做了大量的研究、开发和改进，目前该材料已经逐步走向商业化，并运用于高容量、高功率和长寿命型锂离子电池市场当中。磷酸铁锂代表着动力电池正极材料的未来发展方向。

目前，固相合成法是制备商业用磷酸铁锂的主要方法，但是由于二价铁源成本高、保存困难且合成的磷酸铁锂粒径大、均匀性差等缺陷难以满足动力型锂离子电池的需求。所以采用价廉且性能稳定的三价铁代替二价铁作铁源，合成磷酸铁为前驱体制备磷酸铁锂。合成磷酸铁的合成方法通常是用三氯化铁或硝酸铁溶液与磷酸反应，然后在高温下使氯化氢或硝酸分解挥发，得到磷酸铁。

但是，生产磷酸铁锂会产生大量废水，废水中含有氯离子、铵根、磷酸根等可用基团，如何将其回收利用，既解决废水处理问题，又降低生产成本，成为磷酸铁锂生产企业的一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种零排放循环生产磷酸铁及磷酸铁锂的方法，基本实现磷酸铁锂生产的零排放和原料循环利用。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

本发明公开了一种零排放循环生产磷酸铁的方法，包括以下步骤：

(1)将氯化亚铁、双氧水、盐酸在水中混合反应，得到氯化铁溶液；

(2)将氯化铁溶液、磷酸根化合物、氨水在水中混合反应，得到磷酸铁前驱体液；

(3)将磷酸铁前驱体液过滤，分别得到含有氯化铵的废水和含有磷酸铁的滤饼；

(4)将含有磷酸铁的滤饼干燥、煅烧，得到磷酸铁；

(5)将含有氯化铵的废水与磷酸反应，反应生成氯化氢气体和磷酸铵盐，将氯化氢气体导出制备盐酸后回用至步骤(1)中，将反应完成液回用至步骤(2)中。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，磷酸根化合物包括但不限于磷酸、磷酸铵、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、植酸中的一种或几种混合。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，控制氨水的加入量将体系pH值调节至小于7。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，反应温度为-1-80℃

作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，磷酸铁前驱体液过滤前加入氨水稀释或磷酸铁前驱体液过滤时加入氨水洗涤。