[发明专利]一种控制电池级磷酸铁中硫酸根含量的方法

说明书

本发明公开一种控制电池级磷酸铁中硫酸根含量的方法，其包括以下步骤：1)将二价铁盐溶于磷酸中，制成酸液，将氧化剂加入到上述酸液中进行氧化得到氧化液，其中所述氧化液中二价铁离子的氧化率控制在75％‑85％；2)在上述氧化液中加入表面活性剂后将其注入反应釜中，并将反应釜中的氧化液快速升温到50‑60℃的范围内；3)将pH调节剂均匀喷洒入反应釜中的氧化液中并控制pH值范围在2.0‑3.0，反应4‑8小时得到磷酸铁产物；以及4)将所述磷酸铁产物用水清洗，并用超声波设备超声处理后压滤。所述方法操作简单、成本低、易于工业化并且硫酸根脱除效果好。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种控制电池级磷酸铁中硫酸根含量的方法。

背景技术

随着新能源产业以及动力电池的大力发展，正在积极开发正极材料磷酸铁锂以及上游材料磷酸铁。磷酸铁在作为磷酸铁锂正极材料中表现的较好的电化学性能，使其成为生产磷酸铁锂主流的骨架材料。目前工业中制备磷酸铁方法基本分为固相法和水热法。固相法合成技术成本较低，但是用固相法所得产物制得的磷酸铁，在其电化学性能的表现还达不到预期效果。水热法合成是当前各大工厂采用的主流方法，水热法采用原料也各不相同，因此在工艺生产中也略有差异，使用亚铁溶液氧化后与磷源加热反应，用碱做pH调节剂，这类方法在工业化生产中采用较多，因其对环境较好，所得产物一致性好，缺点是产物中硫酸根含量偏高，工业生产中脱除硫酸根的方法比较单一，大部分工厂均采用多次用纯水清洗脱除，但脱除程度不理想。因此，需要一种高效地脱除电池级磷酸铁中硫酸根的方法。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种控制电池级磷酸铁中硫酸根含量的方法，该方法操作简单、成本低、易于工业化并且效果好。

本发明提供一种控制电池级磷酸铁中硫酸根含量的方法，其包括以下步骤：

1)首先将磷酸溶于纯水中制成磷酸水溶液，将二价铁盐溶于上述磷酸水溶液中，然后将氧化剂加入其中进行氧化得到氧化液，其中所述氧化液中二价铁离子的氧化率控制在75％—85％，优选为80％；

2)在上述氧化液中加入表面活性剂后将其注入反应釜中，并将反应釜中的氧化液升温到50-60℃的范围内；

3)将pH调节剂均匀喷洒入反应釜中的氧化液中并控制pH值范围在2.0-3.0，优选2.5-2.7的范围内，反应4-8小时得到磷酸铁产物；以及

4)将所述磷酸铁产物用纯水清洗，并用超声波设备超声处理后压滤，

其中，在步骤1)中，所述二价铁离子的氧化率通过以下公式计算得到：w(Fe²⁺)/(w(Fe³⁺)+w(Fe²⁺))×100％，其中w(Fe²⁺)表示氧化液中Fe²⁺的质量浓度，w(Fe³⁺)表示氧化液中Fe³⁺的质量浓度。

在一个实施方式中，在步骤1)中，所述磷酸浓度为85重量％～87重量％，其与加入纯水的质量比为1:12，所制成的磷酸水溶液的pH值小于1.0，所述二价铁盐为固体形式的七水硫酸亚铁，并且磷酸与所述二价铁盐的摩尔比为1:1，所述氧化剂可为过氧化氢。

在一个实施方式中，在步骤1)中，将过氧化氢按照二价铁盐与过氧化氢的摩尔比为1:0.5的比例加入以进行氧化。

在一个实施方式中，在步骤2)中，基于所述氧化液的总重量，所述表面活性剂的加入量为0.5重量％-2重量％，优选为1重量％，并且所述表面活性剂可为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或PEG-20000等。

在一个实施方式中，在步骤2)中，注入反应釜中的氧化液的体积不超过反应釜体积的1/2，优选为反应釜体积的1/3。

在一个实施方式中，在步骤2)中，反应釜中的氧化液的升温速率为0.2℃/min-1.5℃/min，优选为1℃/min。