专利名称：一种磷酸铁的制备方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磷酸铁的制备方法及其产品，属于锂离子电池正极材料制备技术 领域。
背景技术：
磷酸铁是一种用途十分广泛的化工原料，可作为食品的补铁剂，也可用于颜料、有 机合成的催化剂以及陶瓷金属釉色釉料。近年来，磷酸铁又作为锂离子电池正极材料磷 酸铁锂的优质原料，具有重要的应用价值。磷酸铁的现有制备方法为(1)高温焙烧法，在 550 700°C将碱式磷酸铁铵灼烧制得磷酸铁；(2)溶液沉淀法，将铁源与磷源加入到反应 釜中进行反应，通过调节体系的PH，使体系产生磷酸铁固体沉淀，然后再通过一系列的洗 涤、过滤、烘干、粉碎等程序得到最终磷酸铁产品。从以上可看出，现有制备磷酸铁的方法绝 大部分是采用可溶铁盐为铁源，如果铁源为亚铁盐，则需要强氧化剂将二价铁氧化为三价 铁；采用磷酸为磷源，则需要碱溶液调节体系的PH，如果采用磷酸盐为磷源，虽无需碱溶液 调节PH，但追溯到磷酸盐的制备仍然采用碱为原料。所以，现有磷酸铁的制备方法均是直接 或者间接的以碱为原料调节体系的PH。由于所用到的均是强碱系列，腐蚀性较强，所以对反 应设备以及过程操作要求甚严。如果操作不小心，极易带来生产隐患。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种磷酸铁的制备方法，其中以有机溶剂代替现有 的强碱。由于有机溶剂性质较温和、且对人身无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。 本发明还提供了此种方法得到的磷酸铁产品。本发明的一种磷酸铁的制备方法，其步骤为(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶 液，搅拌1小时；(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15 98°C下保温陈化0. 5 24小时；(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为100 1 20 1 30 1 500。由本发明的制备方法得到的磷酸铁(FePO4 · 2H20)，其特征在于磷酸铁为白色粉 末，晶型为无定形和斜方晶系两种，产品平均粒度在ι μ m以下，形貌为圆形。本发明的方法与现有的磷酸铁制备方法相比，具有以下明显的优点(1)在制备 过程中以有机溶剂代替现有的强碱制备磷酸铁。由于采用有机溶剂性质较温和、且对人身 无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。(2)此一种工艺方法可以制备无定形和斜方晶 系两种不同晶型的磷酸铁。
图1是无定形型磷酸铁的X射线衍射谱图；图2是斜方晶系磷酸铁的X射线衍射谱图。
具体实施例方式本发明一种磷酸铁的制备方法，其步骤为(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶 液，搅拌1小时；(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15 98°C下保温陈化0.5 24小时；(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为100 1 20 1 30 1 500。步骤(a)中的三价铁源溶液可以用二价铁源溶液和氧化剂代替。所述的二价铁源溶液、三价铁源溶液的浓度为0. 01 3mol/L。所述的三价铁源为硫酸铁、氯化高铁、硝酸铁、乙酸铁中的至少一种。
所述的二价铁源为七水硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的至少一种。所述的氧化剂为双氧水、过氧化钠、次氯酸钠、氧气、空气、臭氧的至少一种，其浓 度为0. 1 5mol/L ；氧化剂的摩尔量与亚铁的摩尔量相当。步骤(a)中所述的磷酸为工业级磷酸或者分析纯磷酸，其浓度为0. 05 15mol/L。步骤(b)中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、丙酮中的至少一 种，其浓度为0. 01 10mol/L。步骤(b)中所述的有机溶剂的进料速度控制在0. 01 lOL/min。根据本发明的制备方法得到的磷酸铁(FePO4 · 2H20)，为白色粉末，晶型为无定形 和斜方晶系两种，产品平均粒度在Iym以下，形貌为圆形。下面结合实施例对本发明的方法做进一步详细的说明实施例一在反应釜中，配置0. 05mol/L的硫酸亚铁溶液，向反应釜中加入0. 55mol/L的磷酸溶 液，然后向反应釜中加入0. 5mol/L的双氧水，反应温度为15°C，最后向体系中加入0. 5mol/L 乙醇溶液，陈化2小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FeP04*2H20)产品。实施例二在反应釜中，配置0. 05mol/L的硫酸铁溶液，向反应釜中加入0. 5mol/L的磷酸溶 液，反应温度为15°C，最后向体系中加入0. 5mol/L乙醇溶液，陈化2小时，经过滤，洗涤，干 燥等处理后得到磷酸铁(FePO4 · 2H20)产品。实施例三在反应釜中，配置0. 05mol/L的硝酸铁溶液，向反应釜中加入0. 5mol/L的磷酸溶 液，反应温度为30°C，最后向体系中加入0. 5mol/L甲醇溶液，陈化5小时，经过滤，洗涤，干 燥等处理后得到磷酸铁(FePO4 · 2H20)产品。实施例四在反应釜中，配置0. 05mol/L的氯化铁溶液，向反应釜中加入lmol/L的磷酸溶液，反应温度为50°C，最后向体系中加入0. 5mol/L丙醇溶液，陈化4小时，经过滤，洗涤，干燥等 处理后得到磷酸铁(FePO4 · 2H20)产品。实施例五在反应釜中，配置0. 05mol/L的氯化亚铁溶液，向反应釜中加入lmol/L的磷酸溶 液，然后向反应釜中加入0. lmol/L的双氧水，反应温度为80°C，最后向体系中加入0. 5mol/ L丙酮溶液，陈化10小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4 · 2H20)产品。实施例六在反应釜中，配置0. 05mol/L的硫酸亚铁溶液，向反应釜中加入2mol/L的磷酸溶 液，然后向反应釜中加入0. 3mol/L的双氧水，反应温度为80°C，最后向体系中加入0. 5mol/ L 丁醇溶液，陈化20小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4 · 2H20)产品。
权利要求
一种磷酸铁的制备方法，其步骤为(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为100∶1～20∶1～30∶1～500。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(a)中所述的三价铁源溶液可 以用二价铁源溶液和氧化剂代替。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述的二价铁源溶液、三价铁源 溶液的浓度为0. 01 3mol/L。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于所述的三价铁源为硫酸铁、氯化 高铁、硝酸铁、乙酸铁中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于所述的二价铁源为七水硫酸亚 铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的氧化剂为双氧水、过氧化钠、 次氯酸钠、氧气、空气、臭氧中的至少一种，其浓度为0. 1 5mol/L ；氧化剂的摩尔量与亚铁 的摩尔量相当。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(a)中所述的磷酸为工业级磷 酸或者分析纯磷酸，其浓度为0. 05 15mol/L。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(b)中所述的有机溶剂为甲醇、 乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、丙酮中的至少一种，其浓度为0.01 lOmol/L。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于步骤(b)中所述的有机溶剂的 进料速度控制在0. 01 10L/min。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的制备方法得到的磷酸铁(FePO4· 2H20)，其 特征在于磷酸铁为白色粉末，晶型为无定形和斜方晶系两种，产品平均粒度在1 μ m以下， 形貌为圆形。
全文摘要
本发明公开了一种磷酸铁的制备方法及其产品。本发明的制备方法，其步骤为(a)向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；(b)向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；(c)将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为100∶1～20∶1～30∶1～500。在此方法中以有机溶剂代替现有的强碱制备磷酸铁，由于有机溶剂性质较温和、且对人身无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。并且此一种方法可以制备无定形和斜方晶系两种不同晶型的磷酸铁。
文档编号H01M4/1397GK101913586SQ201010253200
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者佘世杰, 王凡, 裴晓东, 陈思学, 骆艳华 申请人:中钢集团安徽天源科技股份有限公司