[发明专利]一种钠电池级纳米磷酸铁钠的连续生产方法

说明书

本发明涉及一种钠电池级纳米磷酸铁钠的连续生产方法，其包括：S1、将高纯七水硫酸亚铁晶体溶解得到硫酸亚铁溶液，与双氧水和硫酸混合，得到硫酸铁溶液；S2、将硫酸铁溶液与磷酸氢二钠反应、陈化、分离、冷水洗涤过滤，得到磷酸铁晶体滤饼；S3、将磷酸铁晶体滤饼分散到水中制成磷酸铁悬浊液，将其与碳酸钠溶液同时泵入多介质连续流反应器，常温常压下反应，固液分离、水洗过滤，得到高纯磷酸铁钠晶体滤饼；S4、将磷酸铁钠晶体滤饼干燥，惰性气氛中煅烧，研磨，得到电池级纳米磷酸铁钠。本发明不使用络合剂或模板剂，可连续化生产，无需购置昂贵设备，在生产满足电池级技术指标的前提下，进一步提高生产效率并降低生产成本。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种钠电池级纳米磷酸铁钠的连续生产方法。

背景技术

近年来随着新能源汽车、储能锂离子电池的飞速发展，作为其电池正极材料的硫酸铁锂也飞速发展，其锂源碳酸锂价格一路飙升，目前市场价格已经达到50万元/吨，已经严重制约了锂离子电池和新能源行业发展，而钠元素作为锂元素的同族元素，二者的物理和化学性能十分接近，同时钠离子电池除具有电池容量密度略低的缺点外，其他安全性能、使用温度范围远高于锂离子电池，充放电次数二者也十分接近，在储能、低速电动汽车、电动自行车、电动三轮车、电动工具等方面具有广泛应用，在以上领域完全可以替代锂离子电池使用。

生产钠离子电池，需用到纳米正磷酸铁钠作为正极材料的原料，通常是以该原料掺杂碳等制成正极材料。用于制作钠离子电池的正极材料对纳米磷酸铁钠有较为严格的要求，技术指标如下：

现有技术制备电池级纳米磷酸铁钠常用到模板剂或络合剂，在生产完成后需要对模板剂或络合剂进行去除，去除不彻底将会影响纳米磷酸铁钠的电化学性能。另一些现有技术采用喷雾干燥设备生产，该工艺不仅生产效率低，且工业级喷雾干燥设备购置成本和维护成本极高，不利于降低产品成本。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种钠电池级纳米磷酸铁钠的连续生产方法，该生产方法不使用络合剂或模板剂，可连续化生产，无需购置昂贵设备，生产效率高，在生产满足电池级技术指标的纳米磷酸铁钠产品的前提下，进一步降低产品成本。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种钠电池级纳米磷酸铁钠的连续生产方法，其包括：

S1、将纯净度99.9%以上的七水硫酸亚铁晶体用水溶解得到硫酸亚铁溶液，与双氧水和硫酸混合反应，将亚铁离子氧化，得到硫酸铁溶液；

S2、将硫酸铁溶液与磷酸氢二钠反应，静置陈化、过滤、冷水洗涤过滤（去除钠盐），得到磷酸铁晶体滤饼和硫酸钠溶液；

S3、将磷酸铁晶体滤饼加到脱盐水中制成磷酸铁悬浊液，将该悬浊液与碳酸钠溶液同时泵入多介质连续流反应器，在常温常压条件下进行反应，反应后固液分离、水洗过滤，得到超纯磷酸铁钠晶体滤饼；同时磷酸铁晶体滤饼中夹杂的硫酸钠被洗出，产生硫酸钠溶液；

S4、将超纯磷酸铁钠晶体滤饼干燥去除游离水，然后在惰性气体保护下高温煅烧，使其失去结晶水，研磨，得到钠电池级纳米磷酸铁钠。

根据本发明的较佳实施例，S1中，硫酸亚铁溶液浓度为190-210g/L，溶解前将水加热到40℃，溶解过程中，升温至48-51℃。

根据本发明的较佳实施例，S1中，七水硫酸亚铁晶体在溶解罐中完成溶解，并设定泵出速度，将硫酸亚铁溶液泵入氧化反应罐中，同时将硫酸和双氧水泵入氧化反应罐；在该氧化反应罐中利用硫酸和双氧水将硫酸亚铁氧化成硫酸铁；其中硫酸和双氧水的泵入速度是根据硫酸亚铁溶液的泵入速度和完全氧化所需计量比计算得到。