本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料前驅(qū)體磷酸鐵制備，尤其涉及一種降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池憑借其綠色環(huán)保、比容量大、循環(huán)壽命好等優(yōu)點，受到人們的廣泛關(guān)注。對于鋰離子電池正極材料來說，磷酸鐵前驅(qū)體以其形貌、粒度對磷酸鐵鋰可控，合成工藝簡單，也受到了科學(xué)家們的極大關(guān)注，并掀起了研究磷酸鐵作為前驅(qū)體合成磷酸鐵鋰正極材料的熱潮。

2、當(dāng)前磷酸鐵合成分為一步法與兩步法，兩步法的產(chǎn)品鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量低，但其鐵磷比不可控波動大；一步法產(chǎn)品鐵磷比可控波動范圍小，但其鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量較高，如何能得到一種鐵磷比穩(wěn)定可控且鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量低的生產(chǎn)方法是目前的生產(chǎn)難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量的方法，可以在保持一步法鐵磷比可控的基礎(chǔ)上得到鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素比肩兩步法的產(chǎn)品。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

2、一種降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量的方法，包括如下步驟：

3、（1）配置1.2?mol/l的硫酸亞鐵溶液，然后向硫酸亞鐵溶液中加入25%的氨水，調(diào)節(jié)其ph并升溫攪拌反應(yīng)30?min，過濾得到凈化的硫酸亞鐵溶液；

4、（2）配置1?mol/l磷酸二氫銨溶液，過濾得到凈化磷鹽溶液；

5、（3）向凈化硫酸亞鐵溶液中滴加25%的雙氧水，得到硫酸高鐵溶液；

6、（4）向步驟（3）中氧化后的硫酸高鐵溶液中滴加步驟（2）得到的凈化磷鹽溶液；

7、（5）待磷鹽溶液滴加完后，按量補(bǔ)加凈化硫酸亞鐵溶液；

8、（6）將上述溶液快速升溫并持續(xù)反應(yīng)，物料由黃變白；

9、（7）將二水磷酸鐵沉淀洗至電導(dǎo)率≤200?us/cm，并將二水磷酸鐵濾餅閃蒸干燥，煅燒得到電池級磷酸鐵。

10、所述步驟（1）中除雜反應(yīng)溫度為55±2℃，反應(yīng)時間為30?min，氨水加入終點ph為4.2-4.5，所述凈化除雜原理為通過ph的上升，其中fe3+、al3+、ti4+變?yōu)槌恋砦龀觯磻?yīng)原理：fe3++oh-=fe(oh)3?、al3++oh-=al(oh)3?、tioso4+2h2o?=tio2﹒h2o?+h2so4、過濾器過濾精度為1μm；

11、所述步驟（2）過濾器過濾精度為1μm；

12、所述步驟（3）雙氧水滴加時間為60-90?min、氧化反應(yīng)溫度為43-47℃；

13、所述步驟（4）中磷鹽滴加時間為60-90分鐘、控制反應(yīng)溫度為64-66℃；

14、所述步驟（5）補(bǔ)加凈化硫酸亞鐵的所述步驟（4）亞鐵量的1%-4%、滴加時間為9-10min；

15、所述步驟（6）凈化硫酸亞鐵補(bǔ)加完成后升溫時間30-40?min、反應(yīng)溫度89-91℃、物料由黃變白后保溫30-35?min；

16、所述步驟（7）中干燥溫度為60-80℃，煅燒工藝參數(shù)為：升溫速度5-15℃/min，保溫溫度為550-800℃，煅燒時間為4-6?h，物料冷卻至25-100℃；

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明在合成階段補(bǔ)加凈化磷酸亞鐵溶液，在保持一步法鐵磷比可控的前提下，極大的降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素的含量，該方法制備的磷酸鐵材料在純度、粒度、形貌、鐵磷比等方面均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以此制備的磷酸鐵鋰正極材料電化學(xué)性能優(yōu)良。該方法可廣泛適用于磷酸鐵工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量的方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（1）中除雜反應(yīng)溫度為55±2℃，反應(yīng)時間為30?min，氨水加入終點ph為4.2-4.5，所述凈化除雜原理為通過ph的上升，其中fe3+、al3+、ti4+變?yōu)槌恋砦龀觯磻?yīng)原理：fe3++oh-=fe(oh)3、al3++oh-=al?(oh)3、tioso4+2h20?=tio2.h2o+h2so4、過濾器過濾精度為1μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（2）過濾器過濾精度為1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（3）雙氧水滴加時間為60-90min、氧化反應(yīng)溫度為43-47℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（4）中磷鹽滴加時間為60-90min、控制反應(yīng)溫度為64-66℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（5）補(bǔ)加亞鐵的加入量為所述步驟（4）亞鐵量的1%-4%、滴加時間為9-10?min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（6）硫酸亞鐵補(bǔ)加完成后升溫時間30-40?min、反應(yīng)溫度89-91℃、物料由黃變白后保溫30-35?min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（7）中干燥溫度為60-80℃，煅燒工藝參數(shù)為：升溫速度5-15℃/min，保溫溫度為550-800℃，煅燒時間為4-6?h，物料冷卻至25-100℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種降低磷酸鐵中鎂、錳、鋅雜質(zhì)元素含量的方法，包括步驟：（1）配置1.2?mol/L的硫酸亞鐵溶液，然后向硫酸亞鐵溶液中加入25%的氨水，調(diào)節(jié)其pH并升溫攪拌反應(yīng)30?min，過濾得到凈化的硫酸亞鐵溶液；（2）配置1?mol/L磷酸二氫銨溶液，過濾得到凈化磷鹽溶液；（3）向凈化硫酸亞鐵溶液中滴加25%的雙氧水，得到硫酸高鐵溶液；（4）向氧化后的硫酸高鐵溶液中滴加凈化磷鹽溶液；（5）待磷鹽溶液滴加完后，按量補(bǔ)加凈化硫酸亞鐵溶液；（6）將上述溶液快速升溫并持續(xù)反應(yīng)，物料由黃變白；（7）將二水磷酸鐵沉淀洗至電導(dǎo)率≤200?us/cm，并將二水磷酸鐵濾餅閃蒸干燥，煅燒得到電池級磷酸鐵。該方法可廣泛適用于磷酸鐵工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：姚耀春,周桂民,李銀,海超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24