[发明专利]由磷铁在CO2气氛中制备LixFeyPzO4的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制造工艺技术领域，特别是涉及由磷铁在CO₂气氛中制备Li_xFe_yP_zO₄的新方法。

背景技术

目前制备Li_xFe_yP_zO₄电极材料时，反应气氛多采用N₂、Ar、H₂、CO等惰性气体或还原气体，这些气体需要专门制造生产，成本高，本发明开辟了直接利用工业废气CO₂为反应气氛制备Li_xFe_yP_zO₄材料的新工艺路线，拓展了CO₂的应用途径，克服了目前电极材料生产气氛价格高昂，原料单一的缺点，开发了CO₂新的利用途径以及Li_xFe_yP_zO₄的新制备工艺方法。本发明从源头上创新，创造性的提出一种由磷铁为主要原料在CO₂气氛下焙烧制备Li_xFe_yP_zO₄的全新工艺路线。

众所周知，CO₂是人类消耗能源的必然产物，也是造成环境问题的罪魁祸首。随着全球气候变暖现象的日益加重，温室气体的排放已经受到全世界的广泛关注。自从工业革命以来，由于人类活动排放的以二氧化碳为主的温室气体已经成为影响全球气候变暖的主要因素。其中，化石燃料燃烧所释放的二氧化碳量占人类活动二氧化碳的排放量的80%以上。因此，能有效的利用CO₂，使其变废为宝应用于生产中是解决环境压力最好的方式，同时也降低了制造成本。

磷铁是磷与铁形成的合金，略有金属光泽，比重较大，资源丰富，来源广泛，可以是矿物或其冶炼产物、也可以是黄磷或钙镁磷肥等磷化工和硅酸盐化工等生产中的副产物、也可自制，产量较大，仅电炉法磷生产工艺中，生产1吨黄磷副产磷铁80~150公斤，其中，w_(P)= 18%~26%、w_(Fe)≈70%。我国的磷铁资源丰富，应用领域非常有限，市场价格比较低，大部分廉价出口或被商贸部门以粗品收购。磷铁中的杂质可以通过控制原料来减少，也可以通过针对性的提纯（如重熔、重结晶、碱熔、电解、转化成其他物质等）降低至满足Li_xFe_yP_zO₄产品的行业标准要求。为了提升磷铁的品位，我们在国际上率先提出了利用来源丰富的价廉磷铁制备电极材料的新思路 [中国专利CN101219783A] 和由磷铁制备Li_xFe_yP_zO₄的特殊实施工艺 [中国专利2009101677579]，需要另外补充氧源供磷铁中的P氧化，氧量精确控制和防止氧局部过氧化比较难，而且会增加通氧引起的设备费用。为了简化制备工艺，有效利用工业废气来降低生产成本，进而减小环境压力，本发明提出了一种与上述发明完全不同的新型简单方法：以磷铁、含磷酸性化合物以及含锂化合物为原料，在CO₂气氛下一次焙烧制备Li_xFe_yP_zO₄（尤其指LiFePO₄、LiFe_2/3PO₄、Li_4/7Fe_4/7P_8/7O₄），利用CO₂中的氧为磷铁中的P氧化生成（PO₄^-3）提供氧源，很好的利用了CO₂废气，使其既能作保护气氛的同时又能参与反应，制备工业简单，清洁环保，反应易操作。