[发明专利]一种正极材料磷酸铁锂的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种正极材料磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将锂源、铁源和磷酸水溶液混合后形成混合液，所述混合液在搅拌下制得溶胶；

(2)在加热搅拌下，所述溶胶挥发溶剂至完全后得到湿凝胶，将所得湿凝胶进行真空干燥，得到干凝胶；

(3)将所述干凝胶研磨后得到粉状前驱体，并将所得粉状前驱体置于还原性气氛中进行热处理，得到磷酸铁锂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂源中锂元素、所述铁源中铁元素与所述磷酸水溶液中磷元素按照摩尔比为1:(0.9～1.05):(0.9～1.05)进行混合。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂源中锂元素、所述铁源中铁元素与所述磷酸水溶液中磷元素按照摩尔比为1:(0.95～1):(0.95～1)进行混合，优选为1:1:1。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶胶在15～60℃下搅拌至溶剂挥发完全后得到含水量为10％～40％的湿凝胶；所述湿凝胶在40～100℃下进行所述真空干燥4～20小时。

5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，以10～15℃/min的升温速率加热所述粉状前驱体至500～900℃，保温5～10小时下进行热处理。

6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉状前驱体在氮氢混合气提供的所述还原性气氛中进行热处理，所述氮氢混合气中氢气的体积比优选为3％～20％。

7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂源选自碳酸锂，所述碳酸锂采用粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝过程中经蒸发结晶工序剩余的蒸垢母液制得；

优选地，所述碳酸锂采用包括以下步骤的方法制得：

Step1.将所述蒸垢母液进行高温煅烧，制得煅烧产物；

Step2.将所述煅烧产物在浸出液中浸出，再经过滤后得到含锂的溶液a；所述煅烧产物与浸出液的质量比优选为1：(1～15)；

其中，所述浸出液选自水或者弱酸水溶液，所述弱酸水溶液优选为“一步酸溶法”粉煤灰制备氧化铝工艺中的二次蒸发冷凝水；

Step3.将所述含锂的溶液a与饱和碳酸钠水溶液混合进行一次除杂，过滤得到清液b；

Step4.将所述清液b进行初步浓缩后，得到溶液c；

Step5.将所述溶液c与可溶性碳酸盐固体混合，进行二次除杂，过滤得到清液d；

Step6.将所述清液d与酸性溶液混合，调节混合溶液的酸度至pH值为5～8后，得到溶液e；再将所述溶液e进行第二次浓缩后，得到溶液f；

Step7.将所述溶液f与碳酸化试剂混合进行反应，制得所述碳酸锂；

更优选地，所述溶液f中锂离子的含量为1000～5000mg/L，钙离子的含量为10～40mg/L，镁离子的含量为10～60mg/L，钠离子的含量为5～30mg/L，钾离子的含量为0.05～1mg/L，铝离子的含量为0.05～1mg/L。

8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铁源选自氧化铁，所述氧化铁采用粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝过程中经固液分离及洗涤工序，在进一步进行除杂工序中得到的铁元素富集液制得；

优选地，所述氧化铁采用包括以下步骤的方法制得：

Step1.将所述铁元素富集液进行干燥、煅烧，得到煅烧产物；

Step2.用碱液将得到的煅烧产物进行碱溶，将碱溶后的产物进行固液分离，用水洗涤固液分离出的滤渣，并进行干燥、煅烧处理后得到所述氧化铁；

更优选地，所述铁元素富集液中铁离子的含量为50000～200000mg/L，钠离子的含量为0.5～5mg/L，铝离子的含量为0.1～2mg/L，钛离子的含量为0.05～1mg/L，硅的含量为10～100mg/L。