[发明专利]一种电解法制备超细磷酸铁的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种电解法制备超细磷酸铁的方法。

(二)背景技术

磷酸铁是淡黄色或浅黄白色粉末，振实密度：1.13～1.59g/cm³，松装密度0.75～0.97g/cm³，加热时溶于盐酸，难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸、醇，在自然界中以蓝铁矿形式存在。

目前，锂离子电池市场正在快速发展，而磷酸铁是制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的原料之一，性能优良的磷酸铁前驱体对磷酸铁锂的性能有着决定性作用。

磷酸铁的合成方法有很多种，如用硫酸亚铁与磷酸氢二氨溶液混合，将反应液超声辐射，得到磷酸铁产品(Hirokazu Okawa*，Junpei Yabuki，Youhei Kawamura，Ichiro Arise，Mineo Sato.Synthesis of FePO₄ cathode material for lithium ion batteries by a sonochemical method.J.materials research bulletin.2008)，该方法缺点是对生产设备要求高，能源消耗大，成本高，不适合大规模生产。

再如用硫化亚铁，稀磷酸，氯酸钠和氢氧化钠反应制备磷酸铁，反应方程式：6FeSO₄+6H₃PO₄+NaClO₃+12NaOH→6FePO₄·2H₂O+6Na₂SO₄+NaCl+3H₂O(马广成，丁士文，李卫平*.磷酸铁的合成及性能研究.J.涂料工业.1998.12)，该方法的缺点是步骤复杂，原料消耗大，成本高。

此外，也有用磷酸钠与硫酸铁直接反应，在pH值小于2的条件下合成磷酸铁，该方法反应不完全，杂质相较多。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种电解法制备超细磷酸铁的方法，该方法操作简单、成本低廉、合成效率高、产品颗粒较细，易于实现产业化。

本发明采用的技术方案是：

一种电解法制备超细磷酸铁的方法，所述的方法是在板框式电解槽中，以磷酸或溶于水的磷酸盐水溶液为电解液，以铁或含铁合金为阳极，石墨棒、铜、铁或铁合金为阴极，采用200～5000A/m²的电流密度，调节电解液pH至1～10，控制电解温度10～90℃之间，直流或交流电解合成磷酸亚铁，反应结束，取反应夜，加入氧化剂，并将磷酸亚铁氧化为磷酸铁，过滤取沉淀、用水洗涤、干燥，制得超细磷酸铁粉体(FePO₄·2H₂O)。

所述铁或铁合金的阳极优选为下列之一：纯铁、钢或铁合金，所述铁合金可以是任意含铁合金。

所述的电解液推荐为下列一种或两种以上任意比例的磷酸盐的水溶液：磷酸、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸三钾、磷酸二氢钾、磷酸三铵、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵。

所述的电解液浓度推荐为0.01～8mol/L的磷酸或0.01～8mol/L磷酸盐的水溶液。

本发明调节电解液调节pH的溶液为下列之一：磷酸水溶液、硫酸水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、盐酸水溶液或氨水。

本发明所述的氧化是加入氧化剂将磷酸亚铁氧化为磷酸铁，氧化剂的加入量与反应通过的电子量的摩尔比为1∶1.5～2.5。

本发明推荐的氧化剂为下列之一：氧气、双氧水或高锰酸钾；通常所用的双氧水是浓度为30％的双氧水水溶液，所用的高锰酸钾为浓度为5％的高锰酸钾水溶液。

所述的板框式电解槽为无隔膜或隔膜式板框电解槽，所述的隔膜式板框电解槽优选为单级式、复级式或单级式串联的板框电解槽。