磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池正極活性材料制備領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰的溶劑熱 制備工藝及制備設備。
【背景技術】
[0002]磷酸鐵鋰（LiFeP04，LFP)作為一種重要的鋰離子電池正極活性材料，在儲能與動 力電池的市場具有廣泛的應用。目前LFP的制備主要有兩大類工藝路線，分別為以草酸亞 鐵工藝(美國A123Systems公司等)、鐵紅工藝（美國ValenceTechnology公司等)、磷酸鐵 工藝(加拿大PhostechLithium公司、美國A123Systems公司等)為代表的固相法制備工 藝以及以溶劑熱工藝路線(瑞士ClariantChemicals公司、韓國HanwaChemical公司等） 為代表液相法制備工藝。
[0003] 固相法制備工藝由于生產成本低而成為現(xiàn)有技術中應用最為廣泛的一種制備工 藝，但是使用固相法制備工藝制備出的LFP粒度分布不均一、產品可控性差，從而限制了 LFP本身電化學性能的發(fā)揮，導致產品性能降低。液相法制備工藝尤其是溶劑熱制備工藝相 較于固相法制備工藝而言，具有易實現(xiàn)低溫合成連續(xù)化、產品結晶純度高、粒度分布均勻、 容易實現(xiàn)原位碳化、電化學性能優(yōu)異等優(yōu)點，然而溶劑熱制備工藝通常以水和有機溶劑的 混合溶劑作為溶劑熱的反應介質，在制備過程中會產生大量廢液，如何合理處理大量廢液， 回收利用廢液中的鋰資源以及有機溶劑是液相法制備工藝的關鍵。現(xiàn)有技術在進行鋰資源 以及有機溶劑回收時，由于鋰鹽溶解在水和有機溶劑組成的混合溶劑中，一般采用蒸餾的 方法來回收廢液中的鋰鹽和有機溶劑，然而進行蒸餾需要使用復雜的蒸餾設備，而且蒸餾 的能耗很高，導致LEP的生產成本大幅增加；如果不對廢液中的鋰資源以及有機溶劑進行 回收，則會造成鋰資源以及有機溶劑的大量浪費，同樣會導致LEP的生產成本大幅增加。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種能夠制備出高品質磷酸鐵鋰材料而且生產成本低的 磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝。
[0005] 一種磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝，包括： S1，提供有機溶劑、硫酸亞鐵、氫氧化鋰以及磷酸溶液，所述磷酸溶液包括水和磷酸； 52, 將所述有機溶劑、硫酸亞鐵、氫氧化鋰以及磷酸溶液混合，得到前驅體溶液； 53, 使所述前驅體溶液進行溶劑熱反應，反應完畢后得到第一懸濁液； 54, 過濾所述第一懸濁液，分別得到磷酸鐵鋰濕物料和過濾液，所述過濾液包括所述有 機溶劑、水和硫酸鋰； 55, 將所述過濾液進行閃蒸，分別得到水和第二懸濁液，所述第二懸濁液包括所述有機 溶劑和硫酸鋰，所述硫酸鋰以沉淀的形式懸浮在所述有機溶劑中； 56, 對所述第二懸濁液進行固液分離，分別得到所述硫酸鋰和所述有機溶劑，該有機溶 劑一部分返回步驟Sl進行循環(huán)使用，另一部分進入步驟S7使用； 57, 將步驟S5中獲得的所述水和步驟S6中獲得的部分所述有機溶劑混合，對所述磷酸 鐵鋰濕物料進行逆流洗滌，分別得到純化后的磷酸鐵鋰濕物料以及洗滌液，所述洗滌液的 組成成分與所述過濾液的組成成分相同，將該洗滌液返回步驟S5中與所述過濾液一起進 行循環(huán)使用； 58, 干燥所述純化后的磷酸鐵鋰濕物料，得到所述磷酸鐵鋰晶體。
[0006] 本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝，通過閃蒸以及離心分離的方法對廢液進 行綜合處理，并通過兩條循環(huán)線路對廢液進行綜合利用，不僅能快速、高效地將廢液中的 水、有機溶劑以及硫酸鋰副產物分離開，而且大幅降低了新鮮有機溶劑的用量和LEP的生 產成本，不僅能制備出產品結晶純度高、粒度分布均勻、電化學性能優(yōu)異的LEP，而且整個生 產過程不產生廢液、廢渣和廢氣等二次污染物，真正的綠色節(jié)能環(huán)保，具有很強的示范性效 應，符合國家節(jié)能環(huán)保要求。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝流程示意圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰溶劑熱制備設備結構示意圖。
【主權項】
1. 一種磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，包括： S1，提供有機溶劑、硫酸亞鐵、氨氧化裡W及磯酸溶液，所述磯酸溶液包括水和磯酸； 52, 將所述有機溶劑、硫酸亞鐵、氨氧化裡W及磯酸溶液混合，得到前驅體溶液； 53, 使所述前驅體溶液進行溶劑熱反應，反應完畢后得到第一懸濁液； 54, 過濾所述第一懸濁液，分別得到磯酸鐵裡濕物料和過濾液，所述過濾液包括所述有 機溶劑、水和硫酸裡； 55, 將所述過濾液進行閃蒸，分別得到水和第二懸濁液，所述第二懸濁液包括所述有機 溶劑和硫酸裡，所述硫酸裡W沉淀的形式懸浮在所述有機溶劑中； 56, 對所述第二懸濁液進行固液分離，分別得到所述硫酸裡和所述有機溶劑，該有機溶 劑一部分返回步驟S1進行循環(huán)使用，另一部分進入步驟S7使用； 57, 將步驟S5中獲得的所述水和步驟S6中獲得的部分所述有機溶劑混合，對所述磯酸 鐵裡濕物料進行逆流洗漆，分別得到純化后的磯酸鐵裡濕物料W及洗漆液，所述洗漆液的 組成成分與所述過濾液的組成成分相同，將該洗漆液返回步驟S5中與所述過濾液一起進 行循環(huán)使用； 58, 干燥所述純化后的磯酸鐵裡濕物料，得到所述磯酸鐵裡晶體。
2. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，所述有機溶劑為選自 己醇、己二醇、丙S醇、二甘醇、S甘醇、四甘醇、了S醇、正了醇及異了醇中的一種或多種。
3. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，所述有機溶劑為己二 醇。
4. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，所述溶劑熱反應的溫 度為120°C?300°C，壓力范圍為0. 2MPa?2. OMPa，反應時間為0. 5小時~10小時。
5. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，采用連續(xù)精密膜過濾 器對所述第一懸濁液進行過濾，所述過濾的溫度為80°C?180°C。
6. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，所述閃蒸的具體步驟 包括： 在一預熱器中將所述第=混合液在常壓下預熱至l〇〇°C至160°C ; 將所述預熱至l〇〇°C至160°C的第=混合液通入一氣液分離器中，該氣液分離器內的 壓力為3kPa至6〇kPa。
7. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，所述逆流洗漆為=級 逆流洗漆。
8. 如權利要求1所述的磯酸鐵裡溶劑熱制備工藝，其特征在于，在所述步驟S2中，所述 氨氧化裡與硫酸亞鐵的摩爾比大于等于3:1。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰溶劑熱制備工藝，通過閃蒸以及離心分離的方法對廢液中的水、有機溶劑以及硫酸鋰副產物進行分離，分離出來的有機溶劑一部分作為原料重新參與反應，從而形成了有機溶劑循環(huán)線路；分離出來的有機溶劑另一部分與分離出來的水用作逆流洗滌的溶劑使用，逆流洗滌完畢后的洗滌液進行廢液處理又可以分離出水和有機溶劑，從而形成了洗滌液循環(huán)線路。本發(fā)明通過對廢液進行綜合處理及利用，大大降低了有機溶劑的用量和磷酸鐵鋰的生產成本。
【IPC分類】H01M4-58, C01B25-45
【公開號】CN104600302
【申請?zhí)枴緾N201510040329
【發(fā)明人】何向明, 徐程浩, 王莉, 李建軍, 尚玉明, 高劍, 王要武
【申請人】江蘇華東鋰電技術研究院有限公司, 清華大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月27日