[发明专利]一种有机体系中无水磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开一种有机体系中无水磷酸铁的制备方法。将氯化铁烘干至水份低于0.05％，然后溶解到无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到氯化铁‑乙醇溶液，转入到密封反应釜内，在搅拌条件下将乙醇胺磷酸酯加入到密封反应釜内，维持加料时的反应温度为35‑40℃，加料时间为60‑90min，加料完毕后继续反应得到反应料；将反应料经过过滤后，得到滤渣和滤液，滤渣加入无水乙醇洗涤，洗涤得到洗涤渣和洗涤液，将洗涤渣经过真空干燥后，经过粉碎、筛分和除铁，得到电池级无水磷酸铁。本发明工艺简单且流程短，实现了在有机体系中无水磷酸铁的一步法合成工艺，成本低，无废水产生，得到的无水磷酸铁分散性好，粒度分布较均匀。

技术领域

本发明涉及一种有机体系中无水磷酸铁的制备方法，属于新能源锂电池材料技术领域。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭，电动汽车的发展势在必行。目前，电动车最关键的技术是开发价廉、安全、环境友好的二次电池。锂离子电池由于兼具高电压、高比能量及高功率等特点，被公认为是电动车动力电池的最佳候选者。对于锂离子电池来说，正极材料是决定其电化学性能、安全性能、能量密度以及价格成本的关键因素。1997年Goodenough等首次报道橄榄石结构LiFePO₄的可逆嵌锂-脱锂特性。由于其安全性能好、循环寿命长、原料来源广、环境友好的优点，一直是锂离子电池正极材料研究开发的热点。

磷酸铁锂目前的主流工艺是以磷酸铁为前驱体的，采用磷酸铁合成磷酸铁锂具有以下优点：1、操作工艺简单，产业化成熟度高；2、得到的磷酸铁锂容量高，压实密度高。

目前常规的磷酸铁合成一般采用亚铁盐、磷酸盐和氧化剂合成得到二水磷酸铁，然后经过烘干后高温煅烧，得到无水磷酸铁。

此工艺成熟度高，且普遍在使用，但是存在以下缺点：

1、废水处理成本高，根据统计，每吨磷酸铁产生废水近百吨，其中含有硫酸根、磷酸根、铵根、铁离子等一些污染因子，处理量大，且成本高。

2、流程长，其流程包括二水磷酸铁合成-洗涤-烘干-高温煅烧脱水等流程，工序长，设备投入大，人工费和能耗费高，最终产品的成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种有机体系中无水磷酸铁的制备方法，工艺简单且流程短，实现了在有机体系中无水磷酸铁的一步法合成工艺，成本低，无废水产生，得到的无水磷酸铁分散性好，粒度分布较均匀。

本发明通过以下技术手段实现：

一种有机体系中无水磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：

(1)将氯化铁烘干至水分低于0.05％，然后溶解到无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到氯化铁-乙醇溶液，转入到密封反应釜内，在搅拌条件下将乙醇胺磷酸酯加入到密封反应釜内，维持加料时的反应温度为35-40℃，加料时间为60-90min，加料完毕后在温度为50-55℃继续反应15-30min,得到反应料；

(2)将反应料经过过滤后，得到滤渣和滤液，滤渣加入无水乙醇洗涤，洗涤得到洗涤渣和洗涤液，将洗涤渣经过真空干燥后，经过粉碎、筛分和除铁，得到电池级无水磷酸铁；

(3)将滤液和洗涤液加入到蒸馏釜中，在温度为60-90℃进行减压蒸馏，蒸馏出的蒸汽经过冷凝器冷凝回收得到无水酒精，挥发出来的氯化氢经过喷淋吸收得到盐酸溶液，蒸馏釜内得到2-氯乙胺盐酸盐晶体。

所述步骤(1)中无水乙醇的水分含量低于0.01％，乙醇胺磷酸酯加入脱水分子筛进行搅拌混合，得到的脱水后的乙醇胺磷酸酯中的水分含量低于200ppm，密封反应釜的内胆采用聚四氟乙烯材质或钛材质。

所述步骤(1)中氯化铁与乙醇胺磷酸酯的摩尔比为1:1,氯化铁-乙醇溶液中氯化铁的浓度为1-1.2mol/L,氯化铁的纯度＞99.7％，反应过程的搅拌速度为100-150r/min。