一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法技术领域
本发明涉及电池材料制备领域，具体涉及一种新能源用电池级磷酸铁的制备方
法。
背景技术
锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自
放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码
相机、摄录机、电子仪表等，在UPS、电动工具、电动自行车、电动汽车、储能电池等领域也具
有光明的应用前景。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，已成为在二
十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。
正交橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料已成为国内外的研究热点。该材料集中了钴
酸锂、镍酸锂、锰酸锂及其衍生物正极材料的各自优点：不含贵重元素，原料廉价，资源极大
丰富；结构稳定，安全性能极佳，LiFePO4中的O与P以强共价键牢固结合，使材料很难析氧分
解；高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与
碳负极材料配合时的体积效应好；与大多数电解液系统相容性好，储存性能好；无毒，为真
正的绿色材料。与钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂及其衍生物正极材料相比，磷酸铁锂正极材料在
成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为动力型和储能型锂离子电池理想的
正极材料。磷酸铁锂正极材料的产业化和普及应用对降低锂离子电池成本，提高电池安全
性，扩大锂离子电池产业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有十分重大的意义；将使锂
离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动汽车中的应用成为现实。
而磷酸铁锂的制备广泛采用磷酸铁与锂盐经过混合后再还原气氛下煅烧制备，而
作为磷酸铁锂重要原料的磷酸铁，一般采用亚铁盐加入磷酸盐、氧化剂等经过液相沉淀制
备，此工艺存在有以下的缺点：
1.流程长，成本高，其包括亚铁盐的制备和净化、液相沉淀、氧化和沉淀转化、后处
理等工序，流程长，磷酸铁的回收率低，同时需要使用大量的亚铁盐、磷酸盐、氧化剂等，成
本高。
2.污水产生量大，污水处理难，对环境存在一定的影响，在制备磷酸铁过程中产生
大量的含磷和含氨氮的废水，需要进行污水处理，同时在处理污水中产生大量的废渣也需
要进行处理。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新能源用电池级磷酸铁的
制备方法，方法简单，工艺流程短，成本低，不产生废水和废渣，得到的产品纯度高，粒度分
布均匀，可得到纳米级磷酸铁。
本发明所采用的技术方案为：
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)溶解络合，将含三价铁的物质与磷酸在20-120℃搅拌反应10-300分钟，然后经
过过滤到磷酸铁络合溶液和未反应的滤渣，三氧化二铁与磷酸的摩尔比为1:2-10，磷酸的
质量分数为10-75％；
(2)解络沉淀，将磷酸铁络合溶液放入高压釜内，在100-180℃下搅拌反应30-90分
钟，反应时高压釜内的压力为0.1-0.5Mpa，得到磷酸铁沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返
回步骤(1)继续使用。
(3)将步骤(2)得到的磷酸铁沉淀经过过滤后加去离子水洗涤至洗水的pH为7-10，
然后经过烘干、破碎、筛分和混料，得到电池级磷酸铁。
进一步的，所述的步骤1中含三价铁的物质为三氧化二铁、氢氧化铁、羟基氧化铁
中的至少一种，含三价铁的物质粒度为10-5000nm，搅拌转速为50-500r/min。
进一步的，所述的步骤2搅拌转速为50-500r/min。
以三氧化二铁为例，其基本的原理如下：
1.溶解络合反应
Fe2O3和H3PO4在一定的温度、压力下反应生成磷酸铁络合溶液，其反应方程式为：
Fe2O3+H3PO4→FePO4.(H3PO4)x
2.解络沉淀反应
将磷酸铁络合溶液过滤后放入高压反应釜中，在一定温度和压力下反应解络生成
粉红色磷酸铁沉淀，其反应方程式为
FePO4.(H3PO4)x→FePO4↓+.xH3PO4
得到的磷酸铁经过后处理得到电池级磷酸铁，而解络合得到的溶液为磷酸溶液，
磷酸溶液可返回继续进行溶解络合反应。
由于生成的磷酸铁络合溶液可在一定的温度和压力下缓慢释放出磷酸，从而得到
磷酸铁沉淀，可通过控制温度和压力来调整解络合速度，从而可得到不同粒度的磷酸铁，同
时由于此反应为均相沉淀，得到的磷酸铁粒度更加均匀，分散性好。由于不添加钠离子、硫
酸根离子、氯离子等，产品纯度更高。
本发明的有益效果为：
1.产品纯度高，粒度可控，分散性好，粒度分布均匀，由于生成的磷酸铁络合溶液
可在一定的温度和压力下缓慢释放出磷酸，从而得到磷酸铁沉淀，可通过控制温度和压力
来调整解络合速度，从而可得到不同粒度的磷酸铁，同时由于此反应为均相沉淀，得到的磷
酸铁粒度更加均匀，分散性好。由于不添加钠离子、硫酸根离子、氯离子等，产品纯度更高。
2.流程短，成本低，采用此工艺，不需要其他的氧化剂等辅料，解络合产生的磷酸
溶液可返回使用，成本低。
3.不产生污水，减少了污水处理，不对环境造成危害，由于基本无废水外排，不使
用含氨氮的原辅料，减少了污水处理，对环境不造成伤害。
具体实施方式
以下结合具体的实例，对本发明申请所述的一种新能源用电池级磷酸铁的制备方
法进行描述和说明，目的是为了公众更好的理解本发明的技术内容，而不是对所述技术内
容的限制，在相同或近似的原理下，对所述工艺步骤进行的改进，包括反应条件、所用试剂
改进和替换，达到相同的目的，则都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。
实施例一
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶解络合，将含三价铁的物质与磷酸在90℃搅拌反应60分钟，然后经过过滤到磷
酸铁络合溶液和未反应的滤渣，三氧化二铁与磷酸的摩尔比为1:3，磷酸的质量分数为65％；
(2)解络沉淀，将磷酸铁络合溶液放入高压釜内，在140℃下搅拌反应60分钟，反应
时高压釜内的压力为0.2Mpa，得到磷酸铁沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步骤(1)继
续使用。
(3)将步骤(2)得到的磷酸铁沉淀经过过滤后加去离子水洗涤至洗水的pH为7.5，
然后经过烘干、破碎、筛分和混料，得到电池级磷酸铁。
进一步的，所述的步骤1中含三价铁的物质为三氧化二铁，三氧化二铁的粒度为
100nm，搅拌转速为300r/min。
进一步的，所述的步骤2搅拌转速为400r/min。
最终得到的电池级磷酸铁的指标如下：
指标
主含量
SO42-
Na+
Cl-
数值
99.85％
11ppm
15ppm
10ppm
指标
D10
D50
D90
D99
数值
20nm
31nm
43nm
46nm
实施例二
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶解络合，将含三价铁的物质与磷酸在95℃搅拌反应70分钟，然后经过过滤到
磷酸铁络合溶液和未反应的滤渣，三氧化二铁与磷酸的摩尔比为1:3.5，磷酸的质量分数为
60％；
(2)解络沉淀，将磷酸铁络合溶液放入高压釜内，在130℃下搅拌反应60分钟，反应
时高压釜内的压力为0.15Mpa，得到磷酸铁沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步骤(1)
继续使用。
(3)将步骤(2)得到的磷酸铁沉淀经过过滤后加去离子水洗涤至洗水的pH为7.5，
然后经过烘干、破碎、筛分和混料，得到电池级磷酸铁。
进一步的，所述的步骤1中含三价铁的物质为羟基氧化铁，羟基氧化铁的粒度为
200nm，搅拌转速为300r/min。
进一步的，所述的步骤2搅拌转速为450r/min。
最终得到的电池级磷酸铁的指标如下：
指标
主含量
SO42-
Na+
Cl-
数值
99.81％
8ppm
13ppm
11ppm
指标
D10
D50
D90
D99
数值
70nm
92nm
113nm
119nm
实施例三
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶解络合，将含三价铁的物质与磷酸在110℃搅拌反应80分钟，然后经过过滤到磷
酸铁络合溶液和未反应的滤渣，三氧化二铁与磷酸的摩尔比为1:2.5，磷酸的质量分数为50％；
(2)解络沉淀，将磷酸铁络合溶液放入高压釜内，在120℃下搅拌反应70分钟，反应
时高压釜内的压力为0.18Mpa，得到磷酸铁沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步骤(1)
继续使用。
(3)将步骤(2)得到的磷酸铁沉淀经过过滤后加去离子水洗涤至洗水的pH为8.0，
然后经过烘干、破碎、筛分和混料，得到电池级磷酸铁。
进一步的，所述的步骤1中含三价铁的物质为氢氧化铁，氢氧化铁的粒度为500nm，
搅拌转速为400r/min。
进一步的，所述的步骤2搅拌转速为450r/min。
最终得到的电池级磷酸铁的指标如下：
指标
主含量
SO42-
Na+
Cl-
数值
99.87％
9ppm
12ppm
10ppm
指标
D10
D50
D90
D99
数值
100nm
120nm
143nm
150nm
实施例四
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
一种新能源用电池级磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)溶解络合，将含三价铁的物质与磷酸在105℃搅拌反应60分钟，然后经过过滤
到磷酸铁络合溶液和未反应的滤渣，三氧化二铁与磷酸的摩尔比为1:2.2，磷酸的质量分数
为50％；
(2)解络沉淀，将磷酸铁络合溶液放入高压釜内，在140℃下搅拌反应60分钟，反应
时高压釜内的压力为0.25Mpa，得到磷酸铁沉淀和磷酸溶液，得到的磷酸溶液返回步骤(1)
继续使用。
(3)将步骤(2)得到的磷酸铁沉淀经过过滤后加去离子水洗涤至洗水的pH为7.2，
然后经过烘干、破碎、筛分和混料，得到电池级磷酸铁。
进一步的，所述的步骤1中含三价铁的物质为三氧化二铁，三氧化二铁的粒度为
900nm，搅拌转速为400r/min。
进一步的，所述的步骤2搅拌转速为500r/min。
最终得到的电池级磷酸铁的指标如下：
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种
形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技
术方案，均落在本发明的保护范围之内。