[发明专利]一种磷酸亚铁铵、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种磷酸亚铁铵、其制备方法及用途，磷酸亚铁铵的通式为：NH₄Fe_xM_(1‑x)PO₄，其中x＝大于0，小于等于1；M选自V、K、Co、Mn、Zn、Mg、Ni、Al、Ti、Nb、Zr和Cu中的一种或多种。本发明还公开了磷酸亚铁铵制备磷酸铁锂的方法包括以下步骤：将亚铁盐、磷源和氨水混合，调整反应体系pH为6～7，反应生成磷酸亚铁铵；所述亚铁盐与磷源的摩尔比为0.95～1.03:0.95～1.03；将磷酸亚铁铵在惰性气氛保护下高温还原煅烧，获得焦磷酸亚铁；所述焦磷酸亚铁与锂盐、碳源混合、粉碎、球磨；煅烧包碳、合成，获得磷酸铁锂。本发明生产工艺简单，生产精度要求低，易于制备及掺杂。

技术领域

本发明涉及磷酸铁锂制备技术，尤其涉及一种磷酸亚铁铵、其制备方法及用途。

背景技术

目前，磷酸铁锂多采用磷酸铁法制备而成，磷酸铁法是使用磷酸铁和碳酸锂混合球磨，利用碳源的高温碳化产生的碳包覆，在高温下还原三价铁到二价，形成磷酸亚铁锂。然而这种方法制得的磷酸铁锂性能严重依赖于原料磷酸铁的品质，包括其含水率、铁磷比、形貌和颗粒度等，而市场上沉淀法制得的磷酸铁难以获得批次上的一致性，这也是目前商售磷酸铁锂批次稳定性较差的原因之一。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前磷酸铁锂批次稳定性低、对原料要求高、掺杂难度大等问题，提出一种磷酸亚铁铵，其具有稳定的铁磷比及晶格结构，能用于磷酸铁锂批量、稳定的生产，且本发明磷酸亚铁铵将掺杂元素引入其晶体结构中，有利于掺杂的均匀程度，对磷酸铁锂的掺杂均匀程度和相关性能有明显的提升。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磷酸亚铁铵，其通式为：NH₄Fe_xM_(1-x)PO₄，其中x＝大于0，且小于等于1；M选自V、K、Co、Mn、Zn、Mg、Ni、Al、Ti、Nb、Zr和Cu中的一种或多种。当x等于1时为磷酸亚铁铵，当x大于0，小于1时为金属掺杂的磷酸亚铁。

本发明的另一个目的，还公开了上述磷酸亚铁铵的制备方法，包括以下步骤，

将亚铁盐、磷源和M金属盐按照铁、磷和M的摩尔比为0.95～1.03:0.95～1.03:0～0.1混合，向反应体系内加入碱调整反应体系pH为6～7，反应生成磷酸亚铁铵；所述铁、磷和M摩尔比优选为1.01:1:0.03～0.05；

当亚铁盐选自FeSO₄，磷源选自H₃PO₄，x等于1时，反应方程式如(1)所示；

FeSO₄+H₃PO₄+NH₃.H₂O＝(NH₄)₂SO₄+NH₄FePO₄+H₂O

(1)

进一步地，所述亚铁盐为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁和硫酸亚铁铵中的一种或多种；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸一氢铵和85％浓磷酸中的一种或多种；所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铝和氢氧化锂中的一种或多种。

进一步地，向反应体系通入惰性气体进行气氛保护，防止二价铁被空气氧化。所述惰性气体为氮气、氩气、氦气和氢氩中的一种或多种。

进一步地，反应温度为60～90℃，反应时间为10～60min；优选的反应温度为75-85℃，反应时间为20-40min。