一种高铁磷比磷酸铁及其制备方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种高铁磷比磷酸铁及其制备方法。

背景技术：

1、以磷酸铁、碳酸锂、葡萄糖等原料制备磷酸铁锂的固相法工艺中，磷酸铁的理化指标尤其是铁磷比等关键指标，对磷酸铁锂的电化学性能有着重要影响。通常而言，前驱体磷酸铁的铁磷比越高，对应磷酸铁锂正极材料的电化学性能越好。当前高铁磷比磷酸铁制备技术，通常是将反应参数朝着有利于磷酸铁晶体生长和完善的方向调控，以提高磷酸铁材料的铁磷比。然而，受实际生产条件的制约，各反应参数可调控的范围存在极限值，铁磷比提升空间有限，目前市面上规模化生产的磷酸铁产品的铁磷比大多数较低于0.980。

技术实现思路

1、本发明提供一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，以解决上述技术问题，具体如下：

2、s1、合成反应：分别配制双氧水溶液、亚铁盐溶液、磷盐溶液，以纯水作为反应釜底液，将双氧水溶液、磷盐溶液和亚铁盐溶液添加至反应釜中，经合成反应获得黄色浆料a；

3、s2、转化反应：分别配制磷酸溶液、偏钒酸铵溶液，将步骤s1所获黄色浆料a进行固液分离和洗涤处理，获得黄色滤饼a；将所述黄色滤饼a与纯水混合进行化浆，再加入磷酸溶液调节控浆料ph，再加入偏钒酸铵溶液，之后进行升温和保温处理，经转化反应获得白色浆料b，白色浆料b经固液分离和洗涤处理后，获得白色滤饼b；

4、s3、干燥煅烧：将步骤s2所获白色滤饼b进行闪蒸干燥、煅烧、破碎处理后获得高铁磷比的磷酸铁材料；

5、s2中黄色浆料a固液分离、洗涤处理的方式和设备为行业通用的方式和设备；白色浆料b固液分离、洗涤处理的方式和设备为行业通用的方式和设备；s3中滤饼c闪蒸干燥、煅烧破碎的方式和设备亦是行业通用的方式和设备。

6、而且，所述步骤s1中，所述双氧水溶液的质量浓度为10-30wt%、亚铁盐溶液的浓度为0.5-2.0 mol/l、磷盐溶液的浓度为0.5-2.0 mol/l。

7、而且，所述步骤s1中，合成反应的ph≤2.5，其目的为避免合成过程中形成氢氧化铁、氢氧化亚铁、磷酸亚铁等沉淀。

8、而且，所述步骤s1中，亚铁盐溶液由硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、铁粉、铁皮的任一种为原料配制而来；所述磷盐溶液由磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸的任一种为原料配制而来。

9、而且，所述步骤s1中，所述双氧水溶液中双氧水的摩尔量与所述亚铁盐溶液中铁元素的摩尔量比例为n(fe):n(h2o2)=1:0.5-1:1。

10、而且，所述步骤s1中，所述磷盐溶液中磷元素的摩尔量与所述亚铁盐溶液中铁元素的摩尔量比例为n(fe):n(p)=1:0.9-1:1.2。

11、而且，所述步骤s2中，加入磷酸溶液后浆料ph控制为1.6-2.0，通过调节磷酸用量来控制浆料ph。

12、而且，所述步骤s2中，偏钒酸铵添加量控制为n(v):n(fe)=0.3%-1.5%。

13、而且，所述步骤s2中，升温和保温处理的具体方法为：升温至90-100℃后保温2-4h。

14、另一方面，本发明提供一种高铁磷比磷酸铁的制备方法制备的磷酸铁，所述磷酸铁的铁磷比大于0.980；所述磷酸铁中的钒含量为1500-5000 ppm。

15、本发明旨在提供一种高铁磷比磷酸铁及其制备方法，本发明提供的方案能获得高铁磷比的原理在于：本发明在转化阶段引入了偏钒酸铵作为添加剂，在转化反应过程中，由于体系ph处于较低水平（ph≤2.5），偏钒酸根会转变成多钒酸根的形成存在，在磷酸铁转化反应的过程中，多钒酸根会与三价铁离子及反应形成钒酸铁，从而有效提升fe%及fe/p（10fe3+ + h2v10o284- + 26oh- → 10fevo4·4h2o +10h2o）。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明提供的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，可以适用于行业内不同磷酸铁制备工艺路线，例如：铵法、钠法、铁法等，本发明提供的高铁磷比的磷酸铁的制备方法关键在于引入偏钒酸铵作为添加剂，工艺路线或主要的工艺参数并不受限。

18、2、本发明提供了一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，有效地提升磷酸铁的铁含量和铁磷比，通过调整偏钒酸铵的添加量，可以在0.980-0.9900的范围内实现铁磷比的准确调控。

19、3、本发明提供了一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，一方面可以将铁磷比提升至0.980以上，有利于提升对应磷酸铁锂正极材料的电化学性能。另一方面由于v元素的引入，采用本发明所制备的磷酸铁材料来制备磷酸铁锂，在制备过程中能够形成少量的li3v2(po4)3，进一步提升正极材料的电化学性能，1c放电比容量可达到150 mah/g水平。

技术特征：

1.一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述双氧水溶液的质量浓度为10-30wt%、亚铁盐溶液的浓度为0.5-2.0 mol/l、磷盐溶液的浓度为0.5-2.0 mol/l。

3.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，合成反应的ph≤2.5。

4.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述亚铁盐溶液由硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、铁粉、铁皮的任一种为原料配制而来；所述磷盐溶液由磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸的任一种为原料配制而来。

5.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述双氧水溶液中双氧水的摩尔量与所述亚铁盐溶液中铁元素的摩尔量比例为n(fe):n(h2o2)=1:0.5-1:1。

6.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述磷盐溶液中磷元素的摩尔量与所述亚铁盐溶液中铁元素的摩尔量比例为n(fe):n(p)=1:0.9-1:1.2。

7.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，加入磷酸溶液后浆料ph控制为1.6-2.0。

8.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述偏钒酸铵添加量为n(v):n(fe)=0.3%-1.5%。

9.根据权利要求1所述的一种高铁磷比磷酸铁的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，升温和保温处理的具体方法为：升温至90-100℃后保温2-4 h。

10.根据权利要求9所述的高铁磷比磷酸铁的制备方法制备的高铁磷比磷酸铁，其特征在于，所述磷酸铁的铁磷比大于0.980；所述磷酸铁中的钒含量为1500-5000 ppm。

技术总结本发明提供一种高铁磷比磷酸铁及其制备方法，制备方法如下：S1、合成反应：分别配制双氧水溶液、亚铁盐溶液、磷盐溶液，以纯水作为反应釜底液，经合成反应获得黄色浆料A；S2、转化反应：分别配制磷酸溶液、偏钒酸铵溶液，将黄色浆料A进行固液分离和洗涤处理，获得黄色滤饼A；将黄色滤饼A与纯水混合进行化浆，再加入磷酸溶液和偏钒酸铵溶液，升温和保温处理，经转化反应获得白色浆料B，白色浆料B经固液分离和洗涤处理，获得白色滤饼B；S3、干燥煅烧：将白色滤饼B闪蒸干燥、煅烧、破碎处理后获得高铁磷比的磷酸铁材料；通过本发明提供方法所制备的磷酸铁，有效地提升了磷酸铁的铁含量、铁磷比及对应磷酸铁锂正极材料的电化学性能。技术研发人员：童秋桃,林奕,陈晓军,李建明,刘任庚,刘资余,蔡娜娜受保护的技术使用者：浙江友山新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14