一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法与流程

本发明涉及电极材料生产，尤其涉及一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂因其稳定性好、安全性高等优势，成为热门的锂离子的正极材料。因磷酸铁稳定性好、过程可控等优点，逐渐成为产业界合成磷酸铁锂的理想的前驱体物质。

2、现有技术中磷酸铁的生产分为钠法、铵法、铁粉、肥料磷酸法等多种工艺，主要路线是以三价或者二价的铁盐为原料，加入磷酸或者磷盐，通过调节ph生成磷酸铁沉淀，再陈化，经过洗涤沉淀干燥得到成品。

3、但是上述方法在磷酸铁生产过程中，由于磷酸铁产品合成后的溶液浓度过大，导致过滤洗涤时粘性大，因而产品洗涤难度大，洗涤不完全，影响产品纯度，且原料利用不充分，过滤液中杂质量多，增加了处理难度，提高了生产成本。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，所述方法在制备更多更纯磷酸铁的同时，为滤液沉锂提供了纯净的溶液，不仅有助于后续制备碳酸锂，整体方法也有效实现了低成本高环保的要求。

2、本发明提出的一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，包括：s1、将固体磷酸锂加入到含铁源的酸性溶液中搅拌反应，得到混合物溶液；s2、将步骤s1所得混合物溶液固液分离后，所得固体即为磷酸铁。

3、本发明中，通过将固体磷酸锂加入到含铁源的酸性溶液中搅拌反应，磷酸锂在含铁源的酸性溶液中逐渐溶解，局部高浓度磷酸根直接与铁离子反应，生成磷酸铁沉淀与反应，少量磷酸根离子和铁离子存在溶液中，因此所得反应溶液粘度小，有助于后续对磷酸铁过滤和洗涤，从而获得纯度和产率更高的磷酸铁；由此避免了现有技术中磷酸锂以浆料或溶液形式与铁源溶液进行反应时，由于反应过于剧烈，所得反应溶液浓度过大，从而导致过滤洗涤时溶液粘性大，产品过滤、洗涤困难等缺陷。

4、优选地，所述铁源包括三价铁源和/或二价铁源；

5、优选地，还包括在所述含铁源的酸性溶液中加入氧化剂；

6、优选地，所述氧化剂为次氯酸或过氧化氢中的至少一种，其用量优选为不小于将所述二价铁源全部氧化为三价铁源所需的氧化剂理论用量。

7、优选地，所述铁源为氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁或氯化亚铁中的至少一种。

8、优选地，s1中，所述含铁源的酸性溶液的ph不大于1，优选为小于0.5。

9、优选地，s1中，所述磷酸锂和铁源的铁磷摩尔比为0.96-1；

10、优选地，所述搅拌反应的搅拌速率为150-600r/min。

11、优选地，s2中，在将s1所得混合物溶液固液分离之前，还包括调节所得混合物溶液的ph为1-2，再静置陈化；

12、优选地，所述静置陈化的温度为50-70℃，时间为20-60min。

13、优选地，所得固体还需经过洗涤，烘干，煅烧，得到磷酸铁；

14、优选地，所述洗涤采用去离子水冲洗；所述烘干的温度为100-105℃，时间为1-2h；所述煅烧的温度为600-700℃，时间为2-4h。

15、优选地，s2中，所述固液分离所得液体为含锂母液；

16、优选地，还包括先将所述含锂母液浓缩、除杂，加入碳酸盐搅拌反应后固液分离，即得到碳酸锂。

17、优选地，所述将含锂母液浓缩、除杂具体包括：将所述含锂母液调节ph为7-9，加热浓缩至析出固体杂质，过滤去除所述固体杂质，得到滤液；

18、优选地，所述含锂母液中通过加入碱性溶液调节ph为7-9，所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂溶液中的至少一种。

19、优选地，所述加入碳酸盐搅拌反应后固液分离具体包括：向所述滤液中加入饱和碳酸盐溶液，析出碳酸锂沉淀，固液分离后所得固体经洗涤，干燥，即得到碳酸锂。

20、与现有技术相比，本发明具有如下优异效果：

21、(1)本发明公开了一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，通过将固体磷酸锂加入至铁源溶液中，磷酸锂被铁源溶液中酸溶解后，局部高浓度磷酸根直接与铁离子反应，生成磷酸铁沉淀，少量磷酸根离子和铁离子存在溶液中，溶液粘度降低，再通过碱调节ph至1-2之间，将溶液中磷酸铁完全沉淀出来，陈化工艺后，固液分离，所得滤液澄清透明，为滤液沉锂提供了纯净的溶液。

22、(2)本发明优化了磷酸铁的合成工艺，降低了磷酸铁溶液粘度，使其便于分离，提高了原料的利用率，并且操作简便、制备过程中无废渣排放，适合大规模工业化生产。

技术特征：

1.一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，包括：s1、将固体磷酸锂加入到含铁源的酸性溶液中搅拌反应，得到混合物溶液；s2、将步骤s1所得混合物溶液固液分离后，所得固体即为磷酸铁。

2.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s1中，所述铁源包括三价铁源和/或二价铁源；所述三价铁源为氯化铁、硫酸铁中的至少一种，所述二价铁源为硫酸亚铁、氯化亚铁中的至少一种。

3.根据权利要求2所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述铁源包括二价铁源时，在所述含铁源的酸性溶液中加入氧化剂；所述氧化剂为次氯酸或过氧化氢中的至少一种，其用量为不小于将所述二价铁源全部氧化为三价铁源所需的氧化剂理论用量。

4.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s1中，所述含铁源的酸性溶液的ph不大于1。

5.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s1中，所述磷酸锂和铁源的铁磷摩尔比为0.96-1。

6.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s2中，在将s1所得混合物溶液固液分离之前，还包括调节所得混合物溶液的ph为1-2，再静置陈化。

7.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s2中，所得固体还需经过洗涤，烘干，煅烧，得到磷酸铁。

8.根据权利要求1所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，s2中，所述固液分离所得液体为含锂母液，将所述含锂母液浓缩、除杂，加入碳酸盐搅拌反应后固液分离，即得到碳酸锂。

9.根据权利要求8所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述将含锂母液浓缩、除杂具体包括：将所述含锂母液调节ph为7-9，加热浓缩至析出固体杂质，过滤去除所述固体杂质，得到滤液。

10.根据权利要求9所述由磷酸锂制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述加入碳酸盐搅拌反应后固液分离具体包括：向所述滤液中加入饱和碳酸盐溶液，析出碳酸锂沉淀，固液分离后所得固体经洗涤，干燥，即得到碳酸锂。

技术总结
本发明提出了一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，包括：将固体磷酸锂加入到含铁源的酸性溶液中搅拌反应，得到混合物溶液；将上述所得混合物溶液固液分离后，所得固体即为磷酸铁，该磷酸铁为二水磷酸铁，将其焙烧后得到无水磷酸铁，可应用于电池电极使用。本发明提出的一种由磷酸锂制备磷酸铁的方法，所述方法在制备更多更纯磷酸铁的同时，为滤液沉锂提供了纯净的溶液，不仅有助于后续制备碳酸锂，整体方法也有效实现了低成本高环保的要求。

技术研发人员：孙贤洋,张国权,王德钊,陈伟
受保护的技术使用者：合肥国轩循环科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12