[发明专利]一种三氟化铁正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种三氟化铁正极材料的制备方法，将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，溶解得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，升温搅拌反应，降温至温度为5‑15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液反应，采用酒精洗涤得到结晶体；将结晶体加入葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却降温，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。本专利能够制备球型无团聚的三氟化铁正极材料，通过包覆在烧结过程避免大颗粒的生成，同时提高了正极材料的导电性和循环性能。

技术领域

本发明属于新能源锂电材料技术领域，具体涉及一种三氟化铁正极材料的制备方法。

背景技术

三氟化铁，浅绿色斜方晶系结晶。密度3.52g/cm3。熔点1000℃。在1000℃升华。微溶于冷水，溶于热水、碱，不溶于醇、醚、苯。由无水氢氟酸或氟与三氯化铁反应制得。亦可由氧化铁在高温下与氟化氢气体反应制得。作氟化剂，防止铸铁铸造时出砂现眼。用作氙-氟化合物的催化剂，燃烧速率控制的催化剂，芳构化、脱烷基化和聚合的催化剂。亦用于阻燃聚合物，陶瓷器。

三氟化铁正极材料以其高容量、高电压且资源丰富、环境友好，成为目前研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氟化铁正极材料的制备方法，能够制备球型无团聚的三氟化铁正极材料，通过包覆在烧结过程避免大颗粒的生成，同时提高了正极材料的导电性和循环性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三氟化铁正极材料的制备方法，其为以下步骤：

(1)将高纯硫酸亚铁晶体溶解到纯水中，放入密封的反应釜内，搅拌溶解完全得到硫酸亚铁溶液，加入尿素，在惰性气氛保护下，升温至温度为95-150℃，在此温度下搅拌反应4-8小时；

(2)将反应后的物料降温至温度为5-15℃，然后在此温度下，搅拌加入双氧水和氢氟酸溶液，维持反应过程的pH为2-2.5，加料完毕后过滤，采用酒精洗涤得到结晶体；

(3)将结晶体加入温度为5-10℃的葡萄糖酸铁饱和溶液中，然后在搅拌下冷却至温度为-5℃到5℃，过滤，采用酒精洗涤后烘干得到固体颗粒；

(4)将得到的固体颗粒放入辊道炉内煅烧，煅烧分为三个阶段，依次为升温段、保温段和降温段，升温段的升温速率为50-60℃/h，保温段温度为550-600℃，保温时间为4-5小时，降温段降温至物料温度小于50℃后出炉；

(5)将出炉后的物料经过气流粉碎后筛分得到三氟化铁正极材料。

所述步骤(1)中硫酸亚铁溶液的浓度为1.5-2mol/L，硫酸亚铁溶液的pH为1-2.5,加入尿素使得反应终点的pH为5-6.5，搅拌反应的搅拌速度为150-250r/min。

所述步骤(2)中双氧水和氢氟酸溶液的浓度分别为2-4mol/L和6-8mol/L，双氧水、氢氟酸和硫酸亚铁的摩尔比为0.52-0.55：3.05-3.1：1，加料时间为1-2小时，双氧水和氢氟酸溶液的摩尔流量比为1：6。

所述步骤(3)搅拌冷却时的搅拌速度为100-150r/min,冷却速度为1-2℃/h，烘干温度不高于120℃。

所述步骤(4)煅烧过程采用惰性气体保护，升温段上方设置有排风口，维持炉内保温段的湿度小于2.5％，保温段的氧含量小于1ppm。

所述步骤(5)气流粉碎后采用分级轮进行分级后筛分，筛网目数位80-120目筛。

所述步骤(3)过滤后的葡萄糖酸铁溶液升温至5-10℃，再加入葡萄糖酸铁配制成饱和溶液待用。

所述步骤(2)和(3)的酒精洗涤废液分别经过精馏后得到的酒精，再返回使用。