[发明专利]磷酸铁的制备方法

说明书

本发明涉及磷酸铁的制备方法，属于磷酸铁锂电池回收技术领域。本发明解决的技术问题是提供磷酸铁的制备方法，制备得到高纯度的磷酸铁沉淀。该方法将磷酸铁锂溶液、氧化剂和沉淀剂分别同时加入反应器中，控制磷酸铁锂溶液的加料速度为113～400mL/h，反应过程中温度为40～70℃，反应体系pH值为2～3，加料完成后，陈化至反应完全，然后过滤，洗涤固体，得到磷酸铁；其中，加入的氧化剂过量25～150wt％。本发明方法铁的转化率在98％以上，制备出的磷酸铁杂质较少，纯度较高，振实密度较大，颗粒大小均匀，产品品质好。方法简单，连续可控，原料来源丰富，成本低，环保，易于工业化。

技术领域

本发明涉及磷酸铁的制备方法，属于磷酸铁锂电池回收技术领域。

背景技术

近几年新能源汽车爆发式增长，随之而来的问题是动力电池将进入大规模的报废期。磷酸铁锂电池一直是国内动力电池发展的主流。对目前市场上废旧磷酸铁锂电池进行分析计算，废旧磷酸铁锂电池中具有大量有价元素，如锂、铁、磷。对废旧磷酸铁锂电池进行回收具有很高的社会价值，但其回收成本非常高。因此，在磷酸铁锂电池回收热潮到来之前，解决磷酸铁锂电池回收问题的关键是在保证低回收成本的基础上，研究出高效且环保的回收工艺。

对于废旧磷酸铁锂电池，由于锂元素具有较大的市场，因此各大企业和研究机构的研究热点在于锂的回收，而关于铁、磷回收的研究较少。根据文献报道，关于铁和磷的回收形式一般为单独回收为铁的化合物和磷的化合物。

由于磷酸铁锂材料的工业制备工艺中较多采用前驱体磷酸铁。综合考虑到电池材料制备中磷酸铁用量、废旧磷酸铁锂电池中的大量铁、磷元素的储备以及其较低的成本，针对电池用磷酸铁的合成中所需的磷源和铁源，可以较大程度的从废旧磷酸铁锂电池中补给。该资源利用的方法一方面较大的减少了磷酸铁合成的成本，另一方面环保节约。因此，需要研究出一种简单、环保的方法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和磷，制备出纯度较高的磷酸铁。

目前磷酸铁的制备工艺主要为两方面：A.采用三价铁源直接制备磷酸铁；B.将二价铁源先氧化后沉淀制备磷酸铁。在磷酸铁的沉淀过程中，主要存在两种反应过程：主要反应是三价铁向磷酸铁转化，同时伴随少量氢氧化铁生成，两者反应存在竞争。由于氢氧化铁一方面具有吸附阴离子的能力，另一方面氢氧化铁颗粒较细，造成体系粘度较大，难过滤，产物中含水率较大，以上原因均造成产物纯度较低。因此，若需制备纯度较高的磷酸铁，需严格控制反应条件，减少氢氧化铁的生成。

专利申请号为201611176572.0的发明专利公开了一种酸浸法回收处理废旧磷酸铁锂正极材料的方法，通过酸浸得到磷酸铁锂溶液，然后加入氧化剂氧化后，再调节溶液pH值为1.5～4，在60～95℃下反应1～3h，得到磷酸铁沉淀。该方法是先将二价铁氧化后，在进行沉淀，采用该方法，其制备条件须严格控制，对反应体系稳定性的控制要求较高，且制备出的磷酸铁的纯度有待进一步的提高。此外，该方法生成的产物一次颗粒和二次颗粒较细，产物的振实密度为0.68～0.7g/cm³，相对较低。纯度和振实密度较低，不利于后续磷酸铁锂的制备，较大的影响了磷酸铁锂材料的性能。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供磷酸铁的制备方法，制备得到高纯度的磷酸铁沉淀。

本发明磷酸铁的制备方法，将磷酸铁锂溶液、氧化剂和沉淀剂分别同时加入反应器中，控制磷酸铁锂溶液的加料速度为113～400mL/h，反应过程中温度为40～70℃，反应体系pH值为2～3，加料完成后，陈化至反应完全，然后过滤，洗涤固体，得到磷酸铁；其中，加入的氧化剂过量25～150wt％。

优选的，所述磷酸铁锂溶液采用如下方法制备得到：将磷酸铁锂正极材料粉末进行酸浸，得到磷酸铁锂溶液。

进一步优选的，所述磷酸铁锂正极材料粉末来自于废旧的磷酸铁锂电池、锂电池生产过程中产生的正极废料、锂电池生产过程中产生的正极边角料、锂电池的正极片生产过程中产生的废料。