[发明专利]一种纳米级草酸亚铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精细化工技术领域，尤其涉及一种纳米级草酸亚铁的制备方法。

背景技术

锂离子电池已成为目前最有前途的化学电源。正极材料是锂离子电池的关键，1997年，J.B.Goodenough首次发现了磷酸铁锂LiFePO₄中的锂离子具有嵌入/脱出的可逆性，可被用于锂电池的正极材料。LiFePO₄具有特有的橄榄石结构，O与P以强共价键牢固结合，材料难以分解，结构及其稳定，不会出现因短路而爆炸，高温性能和热稳定性能明显优于其他己知的正极材料；LiFePO₄还具有优异的循环性能，充放电次数高达1000次以上，此外，LiFePO₄的生产原材料来源广泛、价格低廉、无毒无害。因此LiFePO₄正成为引发锂离子电池行业革命的一种新材料。

草酸亚铁，化学名称为乙二酸亚铁，是合成锂离子电池正极活性物质磷酸铁锂的原材料之一，其纯度和粒径对磷酸铁锂的性能的性能至关重要，由于磷酸铁锂的电子、离子导电率非常低，解决离子电导率低的有效方法就是减小颗粒粒径，因此采用粒径小的草酸亚铁为原料，能有效控制磷酸铁锂的粒径。此外草酸亚铁的粒径大小还会影响混料的均匀性，颗粒越小，越有利于混料均匀。因此，合成纯度高、纳米粒径且均匀的草酸亚铁是生产技术的发展方向。

发明内容

为解决现有技术和制备方法中存在的问题，本发明的目的在于提供提供一种粒径分布范围小的纳米级草酸亚铁的制备方法。

本发明所采用的技术方案：

一种纳米级草酸亚铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料硫酸亚铁的预处理

将原料硫酸亚铁投入不锈钢水洗釜中，用去离子水充分洗涤过滤后，将铁粉回收，将硫酸亚铁移至搪瓷溶解釜中；

将搪瓷溶解釜中的硫酸亚铁加去离子水充分溶解，再加入纯净的铁粉、抑制剂和杂质沉淀剂，调节溶液pH值为1～4，充分搅拌后静置至溶液澄清，将上层的硫酸亚铁澄清液转入搪瓷合成釜中备用，铁粉的加入量为硫酸亚铁质量的1％～2％，抑制剂的加入量为硫酸亚铁质量的0.5％～5％，杂质沉淀剂的加入量为硫酸亚铁质量的1％～10％；

(2)纳米级草酸亚铁的合成

向沉淀剂中加入沉淀剂质量的100％～300％的去离子水，搅拌并逐步升温至70～90℃备用；

将增稠剂加到硫酸亚铁澄清液中，搅拌并逐步升温至70～90℃，增稠剂的加入量为硫酸亚铁质量的20％～40％；

向搪瓷合成釜中沉加入沉淀剂溶液，沉淀剂与硫酸亚铁摩尔比为(0.6～1)∶1，保持温度恒定并搅拌0.5～2h，静置至沉淀完全后，回收上层清液，所得沉淀即为纳米级草酸亚铁；

(3)纳米级草酸亚铁的洗涤

将所得的纳米级草酸亚铁，加去离子水搅拌3～5min后，静置后过滤分离，反复洗涤至用质量分数20％～30％的氯化钡溶液检验无沉淀；

(4)纳米级草酸亚铁的干燥

对洗涤后的纳米级草酸亚铁进行干燥，所得即为纳米级草酸亚铁。

步骤(1)中的抑制剂为单糖、寡糖、多糖、多元醇中的至少一种。

步骤(1)中的杂质沉淀剂为氨水、或碳酸氨、或碳酸钠、或碳酸氢钠、或碳酸钾、或碳酸氢钾中的至少一种。

步骤(2)中的沉淀剂为草酸、或草酸氨、或草酸钠、或草酸钾中的至少一种。

步骤(2)中的增稠剂为单糖、或寡糖、或多糖、或多元醇、或淀粉中的至少一种。

步骤(4)中的喷雾干燥的干燥区域的进口空气温度为150～450℃。

步骤(4)中的喷雾干燥的干燥区域的压力为-50～-200Nm^-2。

步骤(4)中的喷雾干燥的干燥后的纳米级草酸亚铁的温度为50～150℃。

本发明的有益效果：

本发明在预处理时，使用铁粉、抑制剂和杂质沉淀剂，有效将铁离子转化为亚铁离子，并有效去除了原料中的杂质金属离子；在合成时，使用增稠剂使亚铁离子在溶液中呈稳定分散状态；在干燥时，选用喷雾干燥，保证了产物的纳米粒径且分布范围较小。本发明所采用的制备方法简便、易操作，适于工业化生产，所制备的草酸亚铁为纳米级草酸亚铁。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种纳米级草酸亚铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料硫酸亚铁的预处理