[发明专利]一种用于磷酸铁锂电池材料的球形磷酸铁制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磷酸铁锂电池材料的超高纯高密度球形磷酸铁的制造方法，特别是一种利用普通铁源和磷源制备用于磷酸铁锂电池材料的超高纯高密度球形磷酸铁的方法。

背景技术

传统工艺制备磷酸铁一般是直接用硫酸亚铁或氯化铁直接加入氧化剂，氧化后的高铁盐再加放入磷酸氢盐制备。其硫酸根、钾、钠等杂质及重金属杂质（Co、Ni、Pb等）含量较高，而这些杂质会直接影响或降低磷酸铁锂电池的电池容量、倍率放电等性能。理论上，这些杂质是越低越好。传统工艺合成的磷酸铁中硫酸根、钾、钠等含量可达500－5000ppm左右，重金属杂质（Fe、Co、Ni、Pb、Cd、Cr等）含量达100ppm左右或更高，即使是试剂级磷酸铁固体，其硫酸根、钾、钠等含量也在500ppm左右，用一般除杂剂，即使可将硫酸根、钾、钠等含量及重金属杂质（Co、Ni、Pb等）含量降低，但制备的磷酸铁产品纯度并不高，且微观结构不具有适用电池材料的优良电化学性能。形貌上也为不规则状，并不是球形状，振比较低，很难达到0.9G/CM³，往往产品中还会引入更多的杂质元素。由此合成的LFP克容量偏低，倍率放电性能差，产品质量是达不到电池级产品的要求，因而也就不能满足LFP电池原料要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种微观结构适用于电池材料，杂质含量低、合成的磷酸铁锂电池克容量高、倍率放电性能好的用于磷酸铁锂电池材料的球形磷酸铁制造方法。

本发明的目的是这样实现的：一种用于磷酸铁锂电池材料的球形磷酸铁制造方法，

（1）将铁片、铁屑、铁渣、无机铁盐、铁的氧化物或有机铁通过酸溶成铁盐类物质溶液；

（2）将得到的铁盐类溶液在pH值1.5-4.5的环境中加入可溶性氧化剂或过氧化剂物质将亚铁离子尽可能全部转化成三价铁离子，充分搅拌后加入可溶性碱性物质将铁盐转化成氢氧化铁沉淀；

（3）将得到的氢氧化铁沉淀升温过滤后压滤，清洗滤饼，得到的滤饼将作为合成磷酸铁的最终铁源；

（4）将氢氧化铁滤饼缓慢断续加入到磷酸溶液中，当溶液的pH为1.0－4.0时，停止加入滤饼；保持PH=1.0－4.0，搅拌溶液，并保持溶液温度在30－120度进行反应，总反应时间控制在32－50小时，当反应溶液变成淡淡的粉红色后，开始过滤并用纯水充分洗涤磷酸铁滤饼，直至pH=6-7，将湿品磷酸铁滤饼干燥后得到球形磷酸铁成品。

步骤（3）中将得到的氢氧化铁沉淀升温是将氢氧化铁沉淀升温至85－95℃。

步骤（4）将氢氧化铁滤饼缓慢断续加入到磷酸溶液中的磷酸溶液的质量百分比浓度为5－18%。

铁盐类物质为氯化亚铁、氯化高铁、硫酸亚铁、硫酸高铁、硝酸铁、硝酸高铁等亚铁盐类或高铁盐类的一种或多种的任意比例组合。

铁的氧化物为一氧化铁、三氧化二铁等铁的二价铁氧化物或三价铁的氧化物的一种或多种的任意比例组合。

所述的可溶性氧化剂或过氧化剂为任意规格或含量的双氧水、过氧化物、氯酸钠、次氯酸钠等强氧化性物质的一种或多种的任意比例组合。

可溶性碱性物质为任意规格或含量的氨水碳酸氢铵、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾等可溶性碱类物质的一种或多种的任意比例的组合。

铁的氧化物或有机铁或有机复合铁，转化成铁盐时所用的酸可以为任意规格或含量的硫酸、盐酸或硝酸等一种或多种酸的任意比例组合。

使用本发明提供的方法得到的用于磷酸铁锂电池材料的球形磷酸铁外观呈淡淡的黄白色，具有高度的分散性和流动性，振比可达0.95g/cm³以上,杂质含量极低， S≤50ppm、Na≤50ppm、K≤50ppm ，Cu、Pb、Cd、Cr等重金属≤10ppm；Ca、Mg≤50ppm ，Mn≤150ppm。SEM电镜显示为球形，粒度分布较窄,D50≈3μm。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明制成的磷酸铁的XDR（射线衍射）图。

图2是本发明制成的磷酸铁的热差－热重分析图（TG－TGA）。

图3是本发明实施例1得到的磷酸铁SEM图。

图4是本发明实施例1得到的磷酸铁激光粒度分布图。

图5是本发明实施例2得到的磷酸铁SEM图。

图6是本发明实施例2得到的磷酸铁激光粒度分布图。

图7是本发明实施例3得到的磷酸铁SEM图。

图8是本发明实施例3得到的磷酸铁激光粒度分布图。