[发明专利]一种不同粒级分布的球形磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开了一种不同粒级分布的球形磷酸铁的制备方法，属于无机材料制备技术领域。该球形磷酸铁制备时，先制备铁离子浓度为1.5～2mol/L的溶液A，制备磷酸根离子浓度为7.5～9.5mol/L的溶液B；将溶液A和溶液B在反应容器内反应沉淀；将沉淀利用去离子水通过真空抽滤的方式洗涤并固液分离；将固液分离得到的固体用去离子水调浆，然后升温至一定温度后保持恒温状态下静置陈化；将陈化后的浊液置于干燥设备中进行干燥，得到磷酸铁：一次颗粒粒度20～100nm的球形颗粒，二次颗粒粒度0.5～20μm的球形颗粒。本发明所述磷酸铁制备方法通过将洗涤后得到的反应沉淀调浆陈化，从而控制磷酸铁的粒径并提高磷酸铁的粒径分布宽度，提高了磷酸铁的振实密度。

技术领域

本发明属于无机材料制备技术领域，尤其涉及一种不同粒级分布的球形磷酸铁的制备方法。

背景技术

磷酸铁锂具有安全性高、成本低、环境友好、循环寿命长等特点，使之在追求高能量密度时期，与三元材料相比，在特定领域仍具有一定的竞争优势。因磷酸铁的颗粒形貌对磷酸铁锂电性能的影响较为关键，为此，人们对磷酸铁进行了大量的研究工作。

球形磷酸铁的制备方法中，申请号为201210330123.2的专利中提到，铁源和磷源混合后，再加入碱性沉淀剂，经陈化、洗涤、干燥后得到球形磷酸铁。申请号为201010530068.2的专利采用并流方式将铁源、磷源、中和剂加入到反应釜中，在铵盐作为添加剂的条件下，经陈化、洗涤、干燥后得到球形磷酸铁。专利号为CN201310237818.0的专利通过在高温合成陈化部分再转低温合成陈化部分的方式，经陈化、洗涤、干燥、脱水后制备高振实类球形磷酸铁。申请号为201710685149.1的专利中在一定pH值下，向铁源、磷源的溶液中添加含氮、羟基、羧基等芳香族有机化合物等纳米球形控制剂，经合成、陈化、洗涤、干燥、脱水等程序制备球形磷酸铁。专利号为CN201110140383.9的专利通过合成、调节pH为1～5时陈化、洗涤、干燥，制备一次颗粒为球形或类球形的磷酸铁。专利号为CN201010195111.4的专利通过水热法，反应时间为20～30h，200℃密封陈化的方法，再经常温洗涤、干燥制备微米级球形磷酸铁。

上述制备球形磷酸铁的技术中，基本都是将铁源和磷源混合反应，然后经陈化、洗涤、干燥后得到球形磷酸铁；制备时，大多采用提高温度、延长陈化时间等方式；或者采用较难产业化控制的方式方法，给生产带来一定的难度；也或者通过提高某一种原料的浓度来提高产率；也或者通过添加添加剂制备球形磷酸铁，从而增加废水处理难度。同时，现有技术制备的磷酸铁的振实密度相对较低。因此，本发明针对工艺技术简单化、成本节约化、提高生产效率的目的，提出一种不同粒级分布的球形磷酸铁的制备方法，主要通过在洗涤后，将得到的固体调浆并在一定温度下进行静置陈化，从而得到制备球形、不同粒级分布磷酸铁，保证所生成的磷酸铁：一次颗粒粒度20～100nm的球形颗粒，二次颗粒粒度0.5～20μm的球形颗粒，从而提高磷酸铁的振实密度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种不同粒级分布的球形磷酸铁的制备方法，该方法制备球形磷酸铁时，通过将洗涤后得到的反应沉淀调浆并在一定温度下进行静置陈化，从而控制磷酸铁的粒径并提高磷酸铁的粒径分布宽度，并且得到的磷酸铁的一次颗粒和二次颗粒均为球形，提高了磷酸铁的振实密度。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下，包括以下步骤：

(1)反应物制备：制备铁离子浓度为1.5～2mol/L的溶液A，制备磷酸根离子浓度为7.5～9.5mol/L的溶液B；

(2)反应沉淀：取溶液A置于入反应容器内，向反应容器内加入过量氧化剂，使得溶液A中的亚铁离子充分氧化为铁离子，然后加热至反应温度后保持恒温，并在搅拌状态下，向反应容器内匀速加入溶液B，混合时长0.25～1h；

(3)洗涤：将反应得到的沉淀利用去离子水通过真空抽滤的方式连续充分洗涤，并进行固液分离；