一種電池級磷酸鐵連續化生產的方法技術

本發明專利技術公開了一種電池級磷酸鐵連續化生產的方法

【技術實現步驟摘要】
一種電池級磷酸鐵連續化生產的方法


[0001]本專利技術屬于鋰離子電池
，具體涉及一種磷酸鐵連續化生產的方法
。

技術介紹

[0002]隨著新能源行業的開發不斷深入，作為新能源及環保低碳的動力電池產業得到迅猛發展
。
而鋰離子電池憑借其優異的性能以及適中的制造成本成為眾多動力電池的主流發展方向
。
磷酸鐵鋰材料電池充放電平臺穩定
、
安全性好
、
自放電少
、
成本低
、
對環境無污染
。
是目前理想的混合動力與電動汽車高能量鋰電池超大容量電源
、
風能和太陽能儲能設備的正極材料未來發展方向
。
現階段，中國磷酸鐵鋰正極材料市場需求呈現出螺旋式上升趨勢
。
磷酸鐵作為合成磷酸鐵鋰的重要前驅體，其相關品質與性能指標對磷酸鐵鋰電池有著重要的影響
。
每生產一噸電池級磷酸鐵鋰理論上消耗
0.92
噸無水磷酸鐵，相當于磷酸鐵鋰
90%
的需求量
。
由于磷酸鐵鋰電池在儲能及
5G
基站等領域應用的快速擴大，磷酸鐵鋰需求量也隨之擴大，從而作為原料的磷酸鐵需求量也隨之增長
。
[0003]目前，磷酸鐵的制備工藝有固相合成法
、
水熱法
、
溶膠
?
凝膠法
、
模板法
、
超聲化學法<br/>、
均相沉淀法
、
離子交換脫鋰法
、
空氣氧化法等
。
國內制備磷酸鐵的方法主要為共沉淀法，以硫酸亞鐵為原料，通過調節溶液的
pH
值控制產品結晶制備而得
。
現有的生產工藝下，磷酸鐵中硫酸根與其余雜質指標隨著下游產品的升級改造，要求越來越嚴格，對于指標控制一直以來都是磷酸鐵生產的一個難題
。
[0004]再結合現有的磷酸鐵工藝，都是間歇式反應，需要用到體積較大的反應釜作為媒介，這樣既有占據地方，公司所需支出的成本也較高，生產出來的產品各項指標也沒有均一性，產品的穩定性較差
。

技術實現思路

[0005]本專利技術要解決的技術問題是針對上述缺陷提供一種電池級磷酸鐵連續化生產的方法
。
[0006]實現本專利技術的電池級磷酸鐵連續化生產的方法，包括以下步驟：（1）將鈦白渣和脫鹽水按一定比例混溶，制備出鈦白渣溶解液，攪拌頻率
45
?
50Hz
；（2）向鈦白渣溶液中補入適量的除雜劑Ⅰ和除雜劑Ⅱ，將攪拌頻率調至
15
～
20Hz
，再加入絮凝劑，進行固液分離，用于祛除亞鐵清液中部分金屬雜質以及一些難溶性物質，得到鈦白渣清液；（3）固液分離好的清液加入適量的磷酸一銨清液和磷酸，配置一定摩爾比例的磷酸二氫亞鐵清液；（4）在磷酸二氫亞鐵清液中加入雙氧水在微反應器Ⅰ中進行亞鐵的氧化，并伴隨有部分磷酸鐵晶體的析出；（5）在將上述制成的磷酸鐵漿液通過微反應器Ⅱ加入氨水，將磷酸鐵漿液全部析出變為磷酸鐵晶體；
（6）將上述步驟所得到的磷酸鐵晶體通過固液分離，兩次洗滌；（7）洗滌完成的晶體補加脫鹽水，再加入適量的磷酸，進行陳化，使物料發生晶型轉變，再次進行洗滌工序；（8）將上述制備出的樣品進行干燥處理，去除物料表面水，使之變為二水磷酸鐵；（9）二水磷酸鐵進行高溫煅燒，去除物料中大量的結晶水，以及產品里面部分易會揮發的物質（氨
、
硫酸根等），使之成為無水磷酸鐵
。
[0007]所述步驟（1）中，鈦白渣與脫鹽水的加入量比例為1：
3.0
～1：
3.5
，并且需要通過攪拌混合均勻，使其鈦白渣全部溶解，使得溶液中的雜質無法被鈦白渣包裹，易于去除；所述步驟（2）中，除雜劑Ⅰ為
85%
磷酸
、
除雜劑Ⅱ為
5%
～
10%
濃度的氨水，除雜劑3為絮凝劑；加入除雜劑Ⅰ調節亞鐵清液溶
pH
為
1.3
?
1.5
，再次加入除雜劑Ⅱ調節溶液
pH
為
1.8
～
2.2
，加入絮凝劑，溶液呈現豆花狀，在進行固液分離使之溶液中的雜質部分去除
。
[0008]所述步驟（3），所述的磷酸一銨和磷酸中提供的磷含量比例為8：2，使之溶液中的磷鐵摩爾比為
1.05
～
1.15。
[0009]所述步驟（4）中，加入的雙氧水的濃度為
20
～
30%
，氧化后的溶液中檢測無二價鐵即可，晶體的析出率約為
20%
～
50%
之間
。
[0010]所述步驟（5）中，加入的氨水濃度為
5% ～
10%
，產品的析出率為
98% ～
99.5%
，溶液的
pH
為
1.90 ～
2.20。
[0011]所述步驟（6）中，物料通過分散洗滌兩次，水溫控制在
45℃
～
60℃
，洗滌分散時間為
60min
～
120min
，便于洗掉物料中的氨和其他雜質
。
[0012]所述步驟（7）中，物料升溫陳化，溫度控制在
95℃
以上，補入的磷酸含量為
85%
，使之溶液中的磷含量為
0.2
～
3.0g/L。
[0013]所述步驟（8）中，物料干燥后表面水含量為
0.5%
～
3%。
[0014]所述步驟（9）中，煅燒溫度為
550℃
??
650℃/2h
～
4h
，產品的硫含量為
100ppm
以下，產品的
pH
為
3.0
～
3.6
，產品的結晶水為
0.2%
～
0.4%。
[0015]本專利技術最為關鍵的構思在于：本專利技術巧妙的運用了微反應器的優勢，提高反應效率，工藝流體的通道的在微米級別，實現物料的瞬間均勻混和高效的傳熱，反應溫度的控制更加精準，解決了反應過程中局部
pH
值過高的問題，創造性地解決了生成的固體物料易堵的問題；反應出來的反應液粒徑穩定，反應時間迅速，大幅度的提升產品的穩定性，且大幅度的降低生產的成本；控制其反應液的粒徑大小，使得反應后的磷酸鐵達到優等品級別
。
同時也能減少顆粒間夾帶的硫酸根與雜質含量，從根本上解決了團聚包裹問題
。
在后續的步驟中，通過反應后的二級洗滌過本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種電池級磷酸鐵連續化生產的方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將鈦白渣和脫鹽水一定比例混溶，制備出鈦白渣溶液，控制攪拌頻率
45
?
50Hz
；（2）向鈦白渣溶液中補入適量的除雜劑Ⅰ和除雜劑Ⅱ，將攪拌頻率調至
15
～
20Hz
，再加入絮凝劑，進行固液分離，用于祛除亞鐵清液中部分金屬雜質以及一些難溶性物質，得到鈦白渣清液；（3）固液分離好的清液加入適量的磷酸一銨清液和磷酸，配置一定摩爾比例的磷酸二氫亞鐵清液；（4）將配置好的磷酸二氫亞鐵清液通過微反應器Ⅰ，并在通過微反應器Ⅰ的同時加入雙氧水進行亞鐵的氧化，此時伴隨有部分磷酸鐵晶體的析出；（5）在將上述制成的磷酸鐵漿液通過微反應器Ⅱ，并在通過微反應器Ⅱ加入氨水，將磷酸鐵漿液全部析出變為磷酸鐵晶體；（6）將上述步驟所得到的磷酸鐵晶體通過固液分離，兩次洗滌；（7）洗滌完成的晶體補水，再加入適量的磷酸，進行陳化，使物料的進行發生晶型轉變，再次進行洗滌工序；（8）將上述制備出的樣品進行干燥處理，去除物料表面水，使之變為二水磷酸鐵；（9）二水磷酸鐵進行高溫煅燒，去除物料大量的結晶水，以及產品里面部分易會揮發的物質，使之成為無水磷酸鐵
。2.
根據權利要求1所述的電池級磷酸鐵連續化生產的方法，其特征在于，步驟（1）中，所述鈦白渣與脫鹽水的比例為1：3～1：
3.5。3.
根據權利要求1所述的電池級磷酸鐵連續化生產的方法，其特征在于，步驟（2）中，所述除雜劑Ⅰ為
85%
磷酸
、
除雜劑Ⅱ為
5%
～
10%
濃度的氨水；加入除雜劑Ⅰ調節亞鐵清液液，
pH
為
1.2
～
1.6
，再次加入除雜劑Ⅱ調節溶液
pH
為
1.8
～
2.2
，加入絮凝劑，溶液呈現豆花狀，在進行固液分離使之溶液中的雜質部分去除
。4.
根據權利要求1所述的電池級磷酸鐵連續化生產的方法，其特征在于，步驟（3），所述的磷酸一銨和磷酸中提供的磷含量比例為8：2，使溶液中的磷鐵摩爾比為
1.05
～
1.15。5.
根據權利要求1所述的電池級磷酸鐵連續化生產的方法，其特征在于，步驟（4）中，所述加入的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盛國臣，文兵，潘先文，申正軍，代揚，潘善剛，龐文翯，馮素素，
申請(專利權)人：貴州磷化開瑞科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：