[发明专利]一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，公开了一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法。该方法包括：将钛白副产硫酸亚铁溶解，加入铁，反应，固液分离得到分离液；向分离液中加入磷酸和絮凝剂，过滤得到纯化硫酸亚铁溶液；向硫酸亚铁溶液中加入氧化试剂，反应，制得硫酸铁溶液；将纯化硫酸亚铁溶液或硫酸铁溶液，与磷源，并流加入多相界面反应器中，反应，陈化，过滤去滤液，制得纳米磷酸亚铁或纳米磷酸亚铁。本发明制备的纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的纯度高，收率高；连续反应所得的产品批次稳定性好，生产效率高。本发明对钛白副产进行合理回收利用，有利于资源的充分利用和环境的保护。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，能源储存材料也到深入研究。与三元正极材料相比，磷酸铁锂正极材料具有安全性能高、循环寿命长、污染小、成本低等优点，成为了研究的重点材料之一。为了实现碳中和的目标，磷酸铁锂产业也将迎持续发展。由于磷酸铁锂产品持续迭代，对新产品的压实密度和能量密度要求逐年提升，且随着下游行业对成本控制的要求越来越高。因此，持续的研发能力、工艺控制能力和成本控制能力将成为磷酸铁锂正极材料行业发展的壁垒。因为磷酸铁锂正极材料本身的电导率较差和锂离子扩散系数较低，因此掺杂工艺、碳包覆工艺和材料纳米化是磷酸铁锂正极材料的主要发展方向。现有的磷酸铁锂正极材料的生产工艺主要有草酸亚铁工艺、氧化铁红工艺、全湿法工艺以及磷酸铁工艺。以上生产工艺在前驱体合成时，即正磷酸铁、磷酸亚铁的合成时，基本均采用大反应釜通过调控pH值间断性生产。从而存在正磷酸铁、磷酸亚铁的生产存在工艺控制难度大、产品批次稳定性差、粒径较大、团聚较严重等缺点，导致用其合成的正极材料综合性能差、生产成本高。

此外，随着人们环保意识的增强，以及对原料成本的控制，对钛白副产硫酸亚铁的开发和利用成为一种趋势。

因此，亟需提供一种磷酸铁、磷酸亚铁的制备方法，生产的产品批次稳定性强、粒径小，利用其制备的磷酸铁锂正极材料的比容量高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法，生产的产品批次稳定性强、粒径小，利用其制备的磷酸铁锂正极材料的比容量高。

本发明第一方面提供了一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法。

具体的，一种利用钛白副产制备纳米磷酸铁、纳米磷酸亚铁的方法，所述钛白副产为钛白副产硫酸亚铁，包括以下步骤：

(1)将钛白副产硫酸亚铁溶解，然后加入铁，进行反应，反应结束后将反应液固液分离，得到分离液；再向所述分离液中加入磷酸和絮凝剂，过滤去滤渣，得到纯化硫酸亚铁溶液；

(2)向步骤(1)制备的纯化硫酸亚铁溶液中加入氧化试剂，反应，制得硫酸铁溶液；

(3)将步骤(1)制备的纯化硫酸亚铁溶液或步骤(2)制备的硫酸铁溶液，与磷源，并流加入多相界面反应器中，反应，陈化，过滤去滤液，制得所述纳米磷酸亚铁或所述纳米磷酸铁。

在步骤(3)中，当采用步骤(1)制备的纯化硫酸亚铁溶液与磷源并流加入多相界面反应器中进行反应时，最终制备的是所述纳米磷酸亚铁。当采用步骤(2)制备的硫酸铁溶液与磷源并流加入多相界面反应器中进行反应时，最终制备的是所述纳米磷酸铁。

优选地，在步骤(1)中，所述铁为铁粉，所述铁粉的质量为所述钛白副产硫酸亚铁的质量的0.01％-0.1％；进一步优选地，所述铁粉的质量为所述钛白副产硫酸亚铁的质量的0.01％-0.05％。

优选地，在步骤(1)中，加入所述铁后，通过铁置换出氢离子，使反应体系的pH值上升至3.0-4.0。