專利名稱：一種堿式磷酸鐵鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種堿式磷酸鐵鋰的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境和能源問題日益突出，全社會(huì)對(duì)于環(huán)保和能源
問題的重視程序日益提高。在文獻(xiàn)(黑龍江商學(xué)院學(xué)報(bào)第16巻(2000 年)第2期，第90-93頁(yè)，黑龍江商學(xué)院學(xué)報(bào)第16巻(2000年)第3 期，第73-76頁(yè))中的研究表明，堿式磷酸鐵鹽復(fù)合絡(luò)合物可用作絮凝 劑，用于水的凈化處理。堿式磷酸鐵鋰屬于該化合物系列，因而具有廣闊 的利用前景。在鋰離子電池工業(yè)中，磷酸鐵鋰是性能優(yōu)良的正極材料。堿 式磷酸鐵鋰中，鋰、鐵和磷酸根三者的摩爾比與磷酸鐵鋰相同，因此堿式 磷酸鐵鋰可用作制備磷酸鐵鋰的原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備堿式磷酸鐵鋰的方法。 本發(fā)明以鐵源化合化物和酸式磷酸鋰為原料，以簡(jiǎn)單有機(jī)物為催化 劑，將原料和催化劑混合，然后在100°C-160°C下反應(yīng)20分鐘到10小 時(shí)，就可以合成堿式磷酸鐵鋰。
具體方法是:以化學(xué)式為h;Z/yP化的酸式磷酸鋰和鐵源化合物為原 料，y = 3-x，以簡(jiǎn)單有機(jī)物為催化劑；將原料和催化劑混合，在常壓和 低溫下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為T，反應(yīng)時(shí)間為t, 100°C≤T≤160°C ， 20 min≤Z≤600 min ，得到化學(xué)式為L(zhǎng)ixFemPO4(OH)的堿式磷酸鐵鋰，
其中0. 90《x《l. 10， 0. 90《m《1.10。
所述的鐵源化合物為三氧化二鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵中的任意一 種或其中多種的混合物。
所述的簡(jiǎn)單有機(jī)物為葡萄糖、蔗糖、糊精和淀粉中的任意一種或其中 多種的混合物。
所述的原料中酸式磷酸鋰的鋰離子與鐵源化合物的鐵離子的摩爾比為o. 9 : 1.1 1. i : o. 9。
所述的催化劑與鐵源化合物中的鐵含量的質(zhì)量比例為o.01 1 : i。 本發(fā)明中所用酸式磷酸鋰可以采用化學(xué)式為丄///2尸04的酸式磷酸 鋰，即磷酸二氫鋰，為成熟的化工原料。其它鋰離子與氫離子配比的酸式 磷酸鋰，可在丄///2戶(94基礎(chǔ)上加氫氧化鋰或磷酸配得，為常用方法。本 專利中所有鋰離子與氫離子配比的酸式磷酸鋰，也可由磷酸和氫氧化鋰混 合反應(yīng)制得。磷酸為中強(qiáng)酸，工業(yè)化的磷酸為水溶液，氫氧化鋰為強(qiáng)堿， 因此，將氫氧化鋰直接放入工業(yè)磷酸中混合，就發(fā)生中和反應(yīng)，生成酸式 磷酸鋰。
本發(fā)明方法所用原料如果采用氧化亞鐵和四氧化三鐵，其中含有+2 價(jià)的鐵離子，在反應(yīng)過程中，+2價(jià)的鐵會(huì)被空氣中的氧氣氧化，生成+3 價(jià)的鐵。
本發(fā)明的制備堿式磷酸鐵鋰的方法以鐵源化合化物和酸式磷酸鋰為原 料，以有機(jī)物為催化劑，利用酸式磷酸鋰在本發(fā)明所述溫度下活性增強(qiáng)以 及催化劑在該溫下的催化作用，反應(yīng)生成堿式磷酸鐵鋰。本發(fā)明所用的原 料和催化劑都是常用廉價(jià)的化工原料，或可由常用廉價(jià)的化工原料制得， 反應(yīng)在較低的溫度和常壓下進(jìn)行，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗小，因此產(chǎn)品的成 本較低。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 0.90的比例混合制備酸式磷酸鋰
Li。，Hu。P04，所用鐵源化合物為三氧化二鐵，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中
鋰離子的摩爾比為l:o.90，以葡萄糖為催化劑，其質(zhì)量是鐵源化合物中
所含鐵的質(zhì)量的1%，將酸式磷酸鋰、鐵源化合物和催化劑混合，在100°C 下反應(yīng)600分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)iQ.9QFeP04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例二
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 0.95的比例混合制備酸式磷酸鋰 Li。.95H2.Q5P04，所用鐵源化合物為氧化亞鐵，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中鋰 離子的摩爾比為1:0.95，以蔗糖為催化劑，其質(zhì)量是鐵源化合物中所含 鐵的質(zhì)量的5%，將酸式磷酸鋰、鐵源化合物和催化劑混合，在120°C下反 應(yīng)300分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)iQ.95FeP04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例三
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 1的比例混合制備酸式磷酸鋰LiH2P04，所用 鐵源化合物為四氧化三鐵，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中鋰離子的摩爾比為
i : i，以淀粉為催化劑，其質(zhì)量是鐵源化合物中所含鐵的質(zhì)量的io%，將
酸式磷酸鋰，鐵源化合物和催化劑混合，在140°C下反應(yīng)80分鐘。制得 化學(xué)式為L(zhǎng)iFeP04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。 實(shí)施例四
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 1.05的比例混合制備酸式磷酸鋰 Liu孔.95P04，所用鐵源化合物為氧化亞鐵與三氧化二鐵的混合物，氧化亞
鐵與三氧化二鐵的摩爾比i:i，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中鋰離子的摩
爾比為0.95:1.05，以糊精為催化劑，其質(zhì)量是鐵源化合物中所含鐵的質(zhì)量的30%，將酸式磷酸鋰，鐵源化合物和催化劑混合，在160°C下反應(yīng)
20分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)iu5Fe。.9sP04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例五
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 1.10的比例混合制備酸式磷酸鋰 Li"孔.9。P04，所用鐵源化合物為三氧化二鐵與四氧化三鐵的混合物，三氧
化二鐵與四氧化三鐵的摩爾比i : i，鐵源化合物中鐵離子與酸式磷酸鋰 中鋰離子的摩爾比為0.90:1.10，以葡萄糖和淀粉的混合物為催化劑， 葡萄糖與淀粉的質(zhì)量比為i : i，催化劑總質(zhì)量是鐵源化合物中所含鐵的
質(zhì)量的50%，將酸式磷酸鋰，鐵源化合物和催化劑混合，在100T下反應(yīng)
600分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)i』Fe。，P04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例六
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 1的比例混合制備酸式磷酸鋰LiH2P04，所用 鐵源化合物為三氧化二鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵的混合物，三氧化二
鐵、氧化亞鐵與四氧化三鐵的摩爾比i:i:i，鐵源化合物中鐵離子與酸 式磷酸鋰中鋰離子的摩爾比為i.05:i，以葡萄糖與蔗糖的混合物為催化 劑，葡萄糖與蔗糖的質(zhì)量比為i: i，催化劑總質(zhì)量是鐵源化合物中所含
鐵的質(zhì)量的70%，將酸式磷酸鋰，鐵源化合物和催化劑混合，在120°C下 反應(yīng)300分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)iFei.。5P04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例七
將磷酸和氫氧化鋰按i : 0.90的比例混合制備酸式磷酸鋰
Li。.9。H2.1QP04，所用鐵源化合物為氧化亞鐵，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中鋰
離子的摩爾比為1.10:0.90，以葡萄糖和糊精的混合物為催化劑，葡萄 糖與糊精的質(zhì)量比為i:i,催化劑總質(zhì)量與鐵源化合物中所含鐵的質(zhì)量
相同，將酸式磷酸鋰，鐵源化合物和催化劑混合，在140T下反應(yīng)100分
鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)i。.9。FeiwP04(0H)的堿式磷酸鐵鋰。
實(shí)施例八
將磷酸和氫氧化鋰按1 : 0.95的比例混合制備酸式磷酸鋰 Li。.95H2.。5P04，所用鐵源化合物為三氧化二鐵，其中鐵離子與酸式磷酸鋰中 鋰離子的摩爾比為1.05:0.95，以葡萄糖、蔗糖、淀粉和糊精的混合物
為催化劑，葡萄糖、蔗糖、淀粉和糊精的質(zhì)量比為i:i:i:i，催化劑
總質(zhì)量是鐵源化合物中所含鐵的質(zhì)量的40%，將酸式磷酸鋰，鐵源化合物
和催化劑混合，在100°C下反應(yīng)500分鐘。制得化學(xué)式為L(zhǎng)ia95Fei.。5P04(0H) 的堿式磷酸鐵鋰。
權(quán)利要求
1、一種堿式磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于該方法是以化學(xué)式為L(zhǎng)ixHyPO4的酸式磷酸鋰和鐵源化合物為原料，以簡(jiǎn)單有機(jī)物為催化劑，其中y＝3-x；將原料和催化劑混合，在常壓和低溫下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為T，反應(yīng)時(shí)間為t，100℃≤T≤160℃，20 min≤t≤600 min，得到化學(xué)式為L(zhǎng)ixFemPO4(OH)的堿式磷酸鐵鋰，其中0.90≤x≤1.10，0.90≤m≤1.10；所述的鐵源化合物為三氧化二鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵中的任意一種或其中多種的混合物；所述的簡(jiǎn)單有機(jī)物為葡萄糖、蔗糖、糊精和淀粉中的任意一種或其中多種的混合物；所述的原料中酸式磷酸鋰的鋰離子與鐵源化合物的鐵離子的摩爾比為0.9∶1.1～1.1∶0.9；所述的催化劑與鐵源化合物中的鐵含量的質(zhì)量比例為0.01～1∶1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿式磷酸鐵鋰的制備方法。本發(fā)明以鐵源化合物和酸式磷酸鋰為原料，以簡(jiǎn)單有機(jī)物為催化劑，將原料和催化劑混合，然后在100℃～160℃下反應(yīng)20分鐘到10小時(shí)，就可以合成化學(xué)式為L(zhǎng)i_xFe_mPO₄(OH)的堿式磷酸鐵鋰，0.90≤x≤1.10，0.90≤m≤1.10。本發(fā)明中所用酸式磷酸鋰可以采用常用方法獲得。本發(fā)明所用的原料和催化劑都是常用廉價(jià)的化工原料，或可由常用廉價(jià)的化工原料制得，反應(yīng)在較低的溫度和常壓下進(jìn)行，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗小，因此產(chǎn)品的成本較低。
文檔編號(hào)C01B25/45GK101172598SQ20071015606
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者倪華良, 季振國(guó), 糜裕宏 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)