一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法与流程

本发明涉及电化学，具体为一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法。

背景技术：

1、目前磷酸铁锂的合成方法主要有固相法和液相法，其中液相法现在主要以德方纳米为首，其存在需要有大量的含氮废气废水的处理，且锂需要过量系数较大，因此存在回收成本高的缺点。固相法又根据原料分为磷酸铁固相法、铁红固相法和草酸亚铁固相法。以磷酸铁为前驱体的固相法存在工业路线长，磷酸铁控制难度大的缺点；铁红固相法存在产品稳定性欠缺；草酸亚铁固相法原料来源不广泛和增加碳排放。

2、因此，本发明旨在提供一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，用以改善现有技术存在的部分问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，一是解决液相法的含氮废气废水问题，二是解决制造工艺路线过长的问题，再者可以降低磷酸铁锂的生产成本，同时为硫酸生产提供硫源。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，包括以下方法步骤：

3、s1、将硫酸亚铁配置为26～40wt％的溶液；

4、s2、向硫酸亚铁溶液中加入分散剂；

5、s3、向上述溶液中加入碳源，控制磷酸铁锂含碳量为1～5wt％；

6、s4、向上述溶液中加入锂源，控制铁锂摩尔比为0.98～1.05；

7、s5、向上述溶液中加入磷源，控制铁磷摩尔比为0.965～1.02；

8、s6、将上述溶液混合均匀后，通过喷雾干燥进行造粒；

9、s7、将造粒后的产品进行曲线烧结，得到碳包覆的磷酸铁锂产品。

10、优选的，所述s1步骤中，硫酸亚铁为钛白副产物硫酸亚铁、溶制硫酸亚铁，配制溶液的浓度为26～35wt％。

11、优选的，所述s2步骤中，分散剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的其中一种，加入量为硫酸亚铁溶液的0.5～5wt％。

12、优选的，所述s3步骤中，加入的碳源为葡萄糖、蔗糖和焦炭中的其中一种或两种的组合。

13、优选的，所述s4步骤中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种，控制铁锂摩尔比为0.98～1.05。

14、优选的，所述s5步骤中，磷源为磷酸一铵、磷酸中的一种或两种，控制铁磷摩尔比为0.965～1.02。

15、优选的，所述s6步骤中，喷雾干燥的进风温度控制在260～280℃。

16、优选的，所述s6步骤中，造粒的粒径大小控制在0.1～3μm。

17、优选的，所述s7步骤中，煅烧时用惰性气体进行保护，煅烧曲线温度为室温至150℃，直线升温时间为25～30min，保温时间为1.5h；150～300℃直线升温时间为45～60min，保温时间为2h；300～450℃直线升温时间为1.5h～2h，保温时间为2h；450～680℃直线升温时间为1.5～2h，保温时间为12h；680～80℃直线降温时间为3.5～4h。

18、本发明还提供了一种碳包覆磷酸铁锂，采用上述的由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法制备而成。

19、本发明提供了一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法。具备以下有益效果：

20、1、本发明通过采用溶液混配的方式，将硫酸亚铁、分散剂、碳源、锂源等材料进行多级混合，最后将造粒后的产品进行曲线烧结，得到碳包覆的磷酸铁锂产品，此方法中原料广泛且易于得到，工艺路线短，能耗低。

21、2、本发明通过将磷酸铁锂合成时产生的二氧化硫和三氧化硫气体置入硫酸车间生产硫酸，产生的氨气用水吸收后可直接生产氨水，整个工艺体系符合环保理念，适合大范围应用。

22、3、本发明通过硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂可以简化生产工艺，避免了多步反应，减少了生产成本和能源消耗，同时这种合成方法能够显著提高生产效率，直接合成可以减少中间产物的形成和处理过程，相比于传统的合成方法，硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂也会减少废弃物和有害物质的产生，从而对环境更加友好。

技术特征：

1.一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括以下方法步骤：

2.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s1步骤中，硫酸亚铁为钛白副产物硫酸亚铁、溶制硫酸亚铁，配制溶液的浓度为26～35wt％。

3.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s2步骤中，分散剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的其中一种，加入量为硫酸亚铁溶液的0.5～5wt％。

4.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s3步骤中，加入的碳源为葡萄糖、蔗糖和焦炭中的其中一种或两种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s4步骤中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的一种或两种，控制铁锂摩尔比为0.98～1.05。

6.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s5步骤中，磷源为磷酸一铵、磷酸中的一种或两种，控制铁磷摩尔比为0.965～1.02。

7.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s6步骤中，喷雾干燥的进风温度控制在260～280℃。

8.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s6步骤中，造粒的粒径大小控制在0.1～3μm。

9.根据权利要求1所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，其特征在于，所述s7步骤中，煅烧时用惰性气体进行保护，煅烧曲线温度为室温至150℃，直线升温时间为25～30min，保温时间为1.5h；150～300℃直线升温时间为45～60min，保温时间为2h；300～450℃直线升温时间为1.5h～2h，保温时间为2h；450～680℃直线升温时间为1.5～2h，保温时间为12h；680～80℃直线降温时间为3.5～4h。

10.一种碳包覆磷酸铁锂，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法制备而成。

技术总结
本发明涉及电化学技术领域，公开了一种由硫酸亚铁直接合成磷酸铁锂的方法，包括以下方法步骤：S1、将硫酸亚铁配置为26～40wt％的溶液；S2、向硫酸亚铁溶液中加入分散剂；S3、向上述溶液中加入碳源，控制磷酸铁锂含碳量为1～5wt％；S4、向上述溶液中加入锂源，控制铁锂摩尔比为0.98～1.05；S5、向上述溶液中加入磷源，控制铁磷摩尔比为0.965～1.02；S6、将上述溶液混合均匀后，通过喷雾干燥进行造粒；S7、将造粒后的产品进行曲线烧结，得到碳包覆的磷酸铁锂产品。通过采用溶液混配的方式，将硫酸亚铁、分散剂、碳源、锂源等材料进行多级混合，最后进行曲线烧结，得到碳包覆的磷酸铁锂产品，此方法工艺路线短，能耗低。

技术研发人员：饶昌寿,葛强,胡岩,周宇伦,刘滔,李明辉
受保护的技术使用者：贵州正磷新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16