利用微波法將磷鐵轉化為電池級磷酸鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用微波法將磷鐵轉化為電池級磷酸鐵的方法。該方法是將磷鐵研磨至200-300目，加入磷酸與硝酸混合酸液，置于微波反應器中，在壓力為0.2-0.9MPa，溫度為110℃-140℃的條件下，微波反應20-50min，磷鐵粉末充分溶解；不需分離雜質離子的情況下，繼續(xù)微波反應30-50min；壓力為0.2-0.9MPa，溫度為110℃-140℃；微波反應器通過泄壓，將沉淀過濾、洗滌、干燥制備出白色電池級磷酸鐵。本方法不需分離雜質離子，制備出的磷酸鐵雜質含量少，粒度分布均勻，適用于進一步制備電池級磷酸鐵鋰。
【專利說明】利用微波法將磷鐵轉化為電池級磷酸鐵的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磷酸鹽，特別涉及由磷鐵轉化為電池級磷酸鐵的方法。
【背景技術】
[0002]磷酸鐵鋰由于具有高容量、高電壓、循環(huán)性能好及環(huán)境友好的優(yōu)點，有望成為電動汽車等所需大型儲能電池的重要材料。
[0003]固相反應法是目前磷酸鐵鋰生產和研究過程中廣泛使用的方法，磷酸鐵逐漸成為碳熱還原法中制作磷酸鐵鋰的重要前驅體。在眾多文獻及專利中均用磷酸鐵提供鐵源與磷源制作性能優(yōu)良的電池級磷酸鐵鋰。
[0004]相關文獻及實驗研究表明，磷酸鐵的制備通常用三價鐵鹽與磷酸或可溶性磷酸鹽溶液混合，利用氨水或堿液控制PH值在1.8左右，在85°C左右加熱條件下結晶而成；磷酸鐵也可用二價鐵鹽與磷酸或可溶性磷酸鹽構成混合溶液，通過氧化劑與堿液控制反應條件，得到磷酸鐵晶體。但在工業(yè)化生產過程中，一方面難以有效地通過堿液控制所有反應區(qū)域達到均勻的pH值，會帶來三價鐵的水解，從而產生雜質；另一方面,氨水或其它堿液的使用增加磷酸鐵鋰的生產成本，同時可能引進雜質，同時由于原料中鐵鹽成本較高，使得磷酸鐵成本較高。 申請人:針對目前磷酸鐵的研究現(xiàn)狀，開發(fā)了以黃磷生產副產品磷鐵為原料，通過微波法溶解及結晶，以及不需要物理法或化學法除雜的基礎上，直接制備出電池級磷酸鐵。
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種以磷鐵為原料，通過在酸性介質中微波法溶解及結晶，在不需要物理法或化學法除雜和不需要氨水或其它堿液控制pH值的情況下，制備電池級磷酸鐵的方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案:它包括如下步驟:
步驟1:將磷鐵研磨至200目-300目，加入磷酸與硝酸混合酸液，置于微波反應器中，在壓力為0.2MPa-0.9MPa，溫度為110°C _140°C的條件下，微波反應20min-50min，磷鐵粉末充分溶解；
步驟2:磷鐵在上述微波溶解基礎上，不需分離雜質離子的情況下，繼續(xù)微波反應30min-50min ;壓力為 0.2MPa_0.9MPa，溫度為 110°C -140°C ；
步驟3:微波反應器通過泄壓，將沉淀過濾、洗滌、干燥制備出白色電池級磷酸鐵。
[0007]步驟I中所述混合酸液是指濃度為0.2mol.IZ1-1 mo I.L-1的磷酸與濃度為
0.2mol.L^1-1 mol.L-1的硝酸構成的混合溶液，溶解體系中將磷元素與鐵元素摩爾比控制在 3:1-6:1。
[0008]所述微波反應器是指利用波長為0.001~I米的無線電波，即頻率為300MHz-3000GHz的電磁波被極性物質吸收后轉化為熱能的反應器。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:使用原料磷鐵價格低；本發(fā)明通過微波溶解與結晶，過程簡單，不需要雜質分離；制備出的磷酸鐵雜質含量少，正磷酸鐵純度高，粒度分布均勻，適用于進一 步制備電池級磷酸鐵鋰。
【具體實施方式】
[0010]實施例1 :
稱取研磨至200目的磷鐵3克，加入濃度為0. 8 mol ? L—1磷酸溶液50ml，濃度為0. 5 mol ? L—1硝酸溶液50ml，攪拌均勻后置于微波反應器密封容器中，第一階段設置壓控為 0. 7MPa，反應時間為30min，第二階段設置壓控為0. 3MPa，反應時間為40min。
[0011]泄壓后，將沉淀過濾、洗滌、干燥，制備出電池級磷酸鐵。
[0012]實施例2:
稱取研磨至300目的磷鐵3克，加入濃度為0. 8 mol -L^1磷酸溶液50毫升，濃度為0. 5 mol -L-1硝酸溶液50毫升，置于微波反應器密封容器中，第一階段設置壓控為0. 6MPa，反應 時間為40min，第二階段設置壓控為0. 4MPa，反應時間為50min。
[0013]泄壓后，將沉淀過濾、洗滌、干燥，制備出電池級磷酸鐵。
[0014]實施例3 ：
稱取研磨至300目的磷鐵3克，加入濃度為0. 8 mol -L^1磷酸溶液50毫升，濃度為0. 9 mol -L-1硝酸溶液50毫升，置于微波反應器密封容器中，第一階段設置壓控為0. 6MPa，反應 時間為35min，第二階段設置壓控為0. 4MPa，反應時間為50min。
[0015]泄壓后，將沉淀過濾、洗滌、干燥，制備出電池級磷酸鐵。
【權利要求】
1.利用微波法將磷鐵轉化為電池級磷酸鐵的方法，其特征在于:它包括如下步驟: 步驟1:將磷鐵研磨至200目-300目，加入磷酸與硝酸混合酸液，置于微波反應器中，在壓力為0.2MPa-0.9MPa，溫度為110°C _140°C的條件下，微波反應20min-50min，磷鐵粉末充分溶解； 步驟2:磷鐵在上述微波溶解基礎上，不需分離雜質離子的情況下，繼續(xù)微波反應30min-50min ;壓力為 0.2MPa_0.9MPa，溫度為 110°C -140°C ； 步驟3:微波反應器通過泄壓，將沉淀過濾、洗滌、干燥制備出白色電池級磷酸鐵。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述混合酸液是指濃度為0.2mol.L-1-1 mo I.L-1的磷酸與濃度為0.2mol.L-1 一 I mo I.L-1的硝酸所構成的混合溶液，溶解體系中將磷元素與鐵元素摩爾比控制在3:1-6:1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述微波反應器是指利用波長為0.001米~I米的無線電波，即頻率為300MHZ-3000GHZ的電磁波被極性物質吸收后轉化為熱能的反應器。
【文檔編號】C01B25/37GK103864044SQ201410083977
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】肖仁貴, 楊三可, 林倩, 劉飛, 曹建新, 解田, 史連軍 申請人:甕福（集團）有限責任公司, 貴州大學