[发明专利]一种低成本电池级正磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本电池级正磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：S1、向过滤后的浸矿尾液中加入光学催化剂，在光源照射下将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；S2、向步骤S1处理后的溶液中加入磷酸盐，搅拌后，调节溶液的pH值在1.5～2.5之间，在70～80℃下反应；S3、将反应后的产物经陈化、压滤、洗涤、干燥、煅烧，得到电池级正磷酸铁。该方法工艺简单，易于控制，反应条件温和，市场前景广阔，有利于实现规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种低成本电池级正磷酸铁的制备方法。

背景技术

随着磷酸铁锂锂离子电池在新能源汽车、风光储能、通讯基站、大型数据库储存等行业的广泛应用，磷酸铁锂正极材料的生产与制造也得到大力发展。磷酸铁锂正极材料的制备存在多种工艺技术路线，已经获得产业化的技术路线有氧化铁红路线、草酸亚铁路线、水热合成路线、正磷酸铁路线。经过行业和市场的实践与验证，正磷酸铁路线制备的磷酸铁锂具有电性能良好、杂质含量低、工艺步骤简单等突出优势，逐渐成为行业统一的技术趋势。这一背景下，给正磷酸铁制造行业带来了巨大的发展机遇。

然而国内外电池级正磷酸铁的研究与生产起步都比较晚，即使A123、pHOSTECH等国外正极材料企业在磷酸铁锂研究之初就关注正磷酸铁的制备并投入技术研发，但规模化生产出商业化的正磷酸铁也是近5-8年才开始的。国内正磷酸铁的技术主要基于早期低水平的陶瓷级、食品级产品模式研发，使得制得的磷酸铁存在纯度波动、晶体结构不明确等问题，而且不少厂家在产品与技术开放阶段存在与正极材料制备脱节的现象。传统的磷酸铁制备方法之一是用纯铁与过量比200％的磷酸混合，增加铁单质在混合液中的溶解度，然后添加氧化剂生成磷酸铁。由于磷酸根的过量导致成品的铁磷比偏低，对后端产品的性能产生较大的影响，既增加了产品的制造成本，也导致污染更加严重。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种低成本电池级正磷酸铁的制备方法，能够在实现浸矿尾液无害化处理的同时，实现对铁资源的回收利用。

根据本发明实施例的方法，包括以下步骤：

S1、向浸矿尾液中加入光学催化剂，在光源照射下将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；

S2、向步骤S1处理后的溶液中加入磷酸盐以使得溶液经混匀后的pH值在1.5～2.5之间，在70～80℃下反应；

S3、将反应后的产物经陈化、压滤、洗涤、干燥、煅烧，得到电池级正磷酸铁。

根据本发明的一些实施方式，所述光学催化剂选自非金属光学催化剂。非金属光学催化剂在后期煅烧过程中既可分解除去，即可与产物分离无需额外的分离步骤，简化了生产过程；可选用氮化碳或类似催化性能的其他非金属光学催化剂。

根据本发明的一些实施方式，所述非金属光学催化剂包含氮化碳；优选地，所述非金属光学催化剂包含三维有序大孔结构氮化碳；优选地，所述大孔的孔径范围是120～150nm。采用氮化碳不仅未引入新的杂质，而且其具有较高的光催化效率，使得亚铁离子可完全氧化为铁离子的周期大大减少。传统的金属光学催化剂(如二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等)，不仅可能引入杂质元素，而且光催化效率相对更低。

根据本发明的一些实施方式，所述非金属光学催化剂的添加量为浸矿尾液质量的5～10％。

根据本发明的一些实施方式，所述浸矿尾液为硫化铁矿经稀硫酸酸洗且过滤后的溶液；优选地，所述稀硫酸中H₂SO₄的质量分数小于或等于70％。

根据本发明的一些实施方式，所述光源选自紫外光或太阳光。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤S1中的照射时间为5～8h。