1、(10)申请公布号 CN 103864044 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103864044 A (21)申请号 201410083977.4 (22)申请日 2014.03.10 C01B 25/37(2006.01) (71)申请人 瓮福 （集团） 有限责任公司 地址 550002 贵州省贵阳市南明区市南路 57 号瓮福国际大厦 23 楼 申请人 贵州大学 (72)发明人 肖仁贵 杨三可 林倩 刘飞 曹建新 解田 史连军 (74)专利代理机构 贵阳中工知识产权代理事务 所 52106 代理人 王蕊 (54) 发明名称 利用微波法将磷铁转化为电池级磷酸铁的方 法 (5
2、7) 摘要 本发明公开了一种利用微波法将磷铁转化 为电池级磷酸铁的方法。该方法是将磷铁研磨 至 200-300 目， 加入磷酸与硝酸混合酸液， 置于 微波反应器中， 在压力为 0.2-0.9MPa， 温度为 110 -140的条件下， 微波反应 20-50min， 磷铁 粉末充分溶解 ； 不需分离杂质离子的情况下， 继 续微波反应 30-50min ； 压力为 0.2-0.9MPa， 温度 为 110 -140 ； 微波反应器通过泄压， 将沉淀过 滤、 洗涤、 干燥制备出白色电池级磷酸铁。本方法 不需分离杂质离子， 制备出的磷酸铁杂质含量少， 粒度分布均匀， 适用于进一步制备电池级磷酸铁 锂。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 (10)申请公布号 CN 103864044 A CN 103864044 A 1/1 页 2 1. 利用微波法将磷铁转化为电池级磷酸铁的方法， 其特征在于 ： 它包括如下步骤 ： 步骤 1 ： 将磷铁研磨至 200 目 -300 目， 加入磷酸与硝酸混合酸液， 置于微波反应器中， 在压力为0.2MPa-0.9MPa， 温度为110-140的条件下， 微波反应20min-50min， 磷铁粉末 充分溶解 ； 步骤 2 ： 磷铁在上述微波溶解基础上
4、， 不需分离杂质离子的情况下， 继续微波反应 30min-50min ； 压力为 0.2MPa-0.9MPa， 温度为 110 -140 ； 步骤 3 ： 微波反应器通过泄压， 将沉淀过滤、 洗涤、 干燥制备出白色电池级磷酸铁。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述混合酸液是指浓度为 0.2molL-1 1 molL-1的磷酸与浓度为 0.2molL-11 molL-1的硝酸所构成的混合溶液， 溶解体系 中将磷元素与铁元素摩尔比控制在 3:1-6:1。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述微波反应器是指利用波长为 0.001 米1米的无线电波， 即频
5、率为300MHz-3000GHz的电磁波被极性物质吸收后转化为热能的 反应器。 权 利 要 求 书 CN 103864044 A 2 1/2 页 3 利用微波法将磷铁转化为电池级磷酸铁的方法 技术领域 0001 本发明涉及磷酸盐， 特别涉及由磷铁转化为电池级磷酸铁的方法。 背景技术 0002 磷酸铁锂由于具有高容量、 高电压、 循环性能好及环境友好的优点， 有望成为电动 汽车等所需大型储能电池的重要材料。 0003 固相反应法是目前磷酸铁锂生产和研究过程中广泛使用的方法， 磷酸铁逐渐成为 碳热还原法中制作磷酸铁锂的重要前驱体。 在众多文献及专利中均用磷酸铁提供铁源与磷 源制作性能优良的电池级磷
6、酸铁锂。 0004 相关文献及实验研究表明， 磷酸铁的制备通常用三价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐 溶液混合， 利用氨水或碱液控制 pH 值在 1.8 左右， 在 85左右加热条件下结晶而成 ； 磷酸 铁也可用二价铁盐与磷酸或可溶性磷酸盐构成混合溶液， 通过氧化剂与碱液控制反应条 件， 得到磷酸铁晶体。 但在工业化生产过程中， 一方面难以有效地通过碱液控制所有反应区 域达到均匀的 pH 值， 会带来三价铁的水解， 从而产生杂质 ； 另一方面， 氨水或其它碱液的使 用增加磷酸铁锂的生产成本， 同时可能引进杂质， 同时由于原料中铁盐成本较高， 使得磷酸 铁成本较高。 申请人针对目前磷酸铁的研究现状， 开
7、发了以黄磷生产副产品磷铁为原料， 通 过微波法溶解及结晶， 以及不需要物理法或化学法除杂的基础上， 直接制备出电池级磷酸 铁。 发明内容 0005 本发明目的是提供一种以磷铁为原料， 通过在酸性介质中微波法溶解及结晶， 在 不需要物理法或化学法除杂和不需要氨水或其它碱液控制 pH 值的情况下， 制备电池级磷 酸铁的方法。 0006 本发明的技术方案 ： 它包括如下步骤 ： 步骤 1 ： 将磷铁研磨至 200 目 -300 目， 加入磷酸与硝酸混合酸液， 置于微波反应器中， 在压力为0.2MPa-0.9MPa， 温度为110-140的条件下， 微波反应20min-50min， 磷铁粉末 充分溶解
8、 ； 步骤 2 ： 磷铁在上述微波溶解基础上， 不需分离杂质离子的情况下， 继续微波反应 30min-50min ； 压力为 0.2MPa-0.9MPa， 温度为 110 -140 ； 步骤 3 ： 微波反应器通过泄压， 将沉淀过滤、 洗涤、 干燥制备出白色电池级磷酸铁。 0007 步骤 1 中所述混合酸液是指浓度为 0.2molL-1-1 molL-1的磷酸与浓度为 0.2molL-1-1 molL-1的硝酸构成的混合溶液， 溶解体系中将磷元素与铁元素摩尔比控制 在 3:1-6:1。 0008 所 述 微 波 反 应 器 是 指 利 用 波 长 为 0.001 1 米 的 无 线 电 波，
9、即 频 率 为 300MHz-3000GHz 的电磁波被极性物质吸收后转化为热能的反应器。 0009 本发明的优点 ： 使用原料磷铁价格低 ； 本发明通过微波溶解与结晶， 过程简单， 不 说 明 书 CN 103864044 A 3 2/2 页 4 需要杂质分离 ； 制备出的磷酸铁杂质含量少， 正磷酸铁纯度高， 粒度分布均匀， 适用于进一 步制备电池级磷酸铁锂。 具体实施方式 0010 实施例 1 ： 称取研磨至 200 目的磷铁 3 克， 加入浓度为 0.8 molL-1磷酸溶液 50ml， 浓度为 0.5 molL-1硝酸溶液 50ml， 搅拌均匀后置于微波反应器密封容器中， 第一阶段设置
10、压控为 0.7MPa， 反应时间为 30min， 第二阶段设置压控为 0.3MPa， 反应时间为 40min。 0011 泄压后， 将沉淀过滤、 洗涤、 干燥， 制备出电池级磷酸铁。 0012 实施例 2 ： 称取研磨至 300 目的磷铁 3 克， 加入浓度为 0.8 mol L-1磷酸溶液 50 毫升， 浓度为 0.5 mol L-1硝酸溶液 50 毫升， 置于微波反应器密封容器中， 第一阶段设置压控为 0.6MPa， 反应 时间为 40min， 第二阶段设置压控为 0.4MPa， 反应时间为 50min。 0013 泄压后， 将沉淀过滤、 洗涤、 干燥， 制备出电池级磷酸铁。 0014 实施例 3 ： 称取研磨至 300 目的磷铁 3 克， 加入浓度为 0.8 mol L-1磷酸溶液 50 毫升， 浓度为 0.9 mol L-1硝酸溶液 50 毫升， 置于微波反应器密封容器中， 第一阶段设置压控为 0.6MPa， 反应 时间为 35min， 第二阶段设置压控为 0.4MPa， 反应时间为 50min。 0015 泄压后， 将沉淀过滤、 洗涤、 干燥， 制备出电池级磷酸铁。 说 明 书 CN 103864044 A 4
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