本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種磷酸鐵及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、在鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中，正極材料是鋰電池最核心的部件，其優(yōu)劣直接決定新能源汽車的使用性能。近年來鋰離子電池正極材料正朝著高能量密度、長循環(huán)壽命、低成本、環(huán)保的方向發(fā)展，但是，由磷酸鐵鋰組成的電池系統(tǒng)壓實(shí)密度較低，限制了其在動(dòng)力電池中的應(yīng)用。壓實(shí)密度對(duì)電池性能有很大影響，是鋰離子電池生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)；為了提高能量密度，一般需要盡可能提高壓實(shí)密度。現(xiàn)行工藝集中在磷酸鐵鋰制備過程中采用物理機(jī)械法混合固體磷酸鐵鋰，但是普遍壓實(shí)效果不明顯，會(huì)導(dǎo)致混合不均勻，小顆粒不能有效填充，性能不穩(wěn)定。
2、磷酸鐵是用于制備磷酸鐵鋰的重要原料之一，常規(guī)的制備方法中可以采用如碳熱還原法、高溫固相法等固相工藝，或是如水熱法、自熱蒸發(fā)法等液相工藝，從而以磷酸鐵制備得到磷酸鐵鋰正極材料。在上述工藝中，磷酸鐵的比表、粒徑、形貌和結(jié)構(gòu)等性能指標(biāo)在合成的磷酸鐵鋰材料的電化學(xué)性能中起著至關(guān)重要的作用，磷酸鐵鋰材料的尺寸、壓實(shí)密度等性質(zhì)很大程度上依賴于磷酸鐵的相關(guān)性質(zhì)。
3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種磷酸鐵的制備方法，以磷酸鐵原料側(cè)解決磷酸鐵鋰正極材料壓實(shí)密度低的技術(shù)問題，另外實(shí)現(xiàn)鈦白制備工藝的副產(chǎn)品低酸金紅石母液的資源化與高價(jià)值再利用。
2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種磷酸鐵，具有低比表面積、高壓實(shí)密度的效果。
3、本發(fā)明的第三目的在于提供一種磷酸鐵鋰，壓實(shí)密度表現(xiàn)好。
4、本發(fā)明的第四目的在于提供一種鋰離子電池，具有良好的能量密度、低內(nèi)阻，改善倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
5、本發(fā)明的第五目的在于提供一種用電設(shè)備。
6、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
7、一種磷酸鐵的制備方法，包括如下步驟：
8、(1)去除硫酸法制備鈦白粉的副產(chǎn)物金紅石母液中的鋁離子和鈦離子，凈化并得到全鐵濃度為80g/l～100g/l的鐵源溶液；
9、(2)配制ph＝7～8的磷源溶液；將所述磷源溶液與所述鐵源溶液混合，在50℃～65℃下進(jìn)行反應(yīng)；待反應(yīng)結(jié)束后，通過壓濾和洗滌得到一洗濾餅；
10、(3)將所述一洗濾餅在50℃～65℃下打漿，添加過氧化氫，待反應(yīng)后調(diào)整ph至1.6～2.0；升溫至80℃～95℃下進(jìn)行保溫處理，而后通過壓濾、洗滌和煅燒得到無水磷酸鐵。
11、一種磷酸鐵，采用所述的磷酸鐵的制備方法制得。
12、一種磷酸鐵鋰，采用所述的磷酸鐵制備得到。
13、一種鋰離子電池，采用所述的磷酸鐵或所述的磷酸鐵鋰制備得到。
14、一種用電設(shè)備，包括所述的鋰離子電池。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
16、(1)本發(fā)明通過以硫酸法制備鈦白粉的副產(chǎn)物金紅石母液進(jìn)行提純制得了一種鐵鹽濃度高的鐵源材料；通過高濃度的鐵源材料提高單位體積內(nèi)分子數(shù)量，降低分子間距離，由此顯著增加了反應(yīng)物分子之間相互碰撞的概率，即發(fā)生反應(yīng)的機(jī)會(huì)增加，實(shí)現(xiàn)了磷酸鐵晶核的形成速率加快，快速成核，后續(xù)生長占主導(dǎo)，一次顆粒長大，并得到比表面積更小的磷酸鐵產(chǎn)品。
17、(2)本發(fā)明為提升磷酸鐵一次顆粒形成二次顆粒時(shí)的緊密度，并擴(kuò)大二次磷酸鐵顆粒的粒徑分布范圍，本發(fā)明通過兩次調(diào)節(jié)磷源向鐵源中的加料速度和攪拌速率，利用前期慢加以已經(jīng)生成的磷酸鐵為附著點(diǎn)繼續(xù)生長，后期加快滴加速率使顆粒更加緊湊，使顆粒整體粒徑顯著增加。同時(shí)，攪拌速率前快后慢，較快的攪拌速率有利于物料的充分反應(yīng)，較慢的攪拌速率有利于二次團(tuán)聚體的生長，同時(shí)更有利于水洗，并制備得到壓實(shí)密度更高的磷酸鐵、及其衍生的高壓實(shí)磷酸鐵鋰材料。
1.一種磷酸鐵的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵的制備方法，其特征在于，所述金紅石母液包括：亞鐵100g/l～110g/l，鋁0.2g/l～0.4g/l和鈦0.2g/l～0.6g/l；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述去除包括：向所述金紅石母液中添加堿液至ph為4.3～5.0，固液分離以去除所述金紅石母液中的鋁離子和鈦離子；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述磷源溶液的配制包括：將磷酸與堿液進(jìn)行反應(yīng)，得到所述磷源溶液；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述反應(yīng)包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，以所述鐵源溶液中的鐵原子計(jì)，以所述磷源溶液中的磷原子計(jì)，所述鐵源溶液與所述磷源溶液的摩爾比為(1～1.3)：1；
7.一種磷酸鐵，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的磷酸鐵的制備方法制得；
8.一種磷酸鐵鋰，其特征在于，采用如權(quán)利要求7所述的磷酸鐵制備得到；
9.一種鋰離子電池，其特征在于，采用如權(quán)利要求7所述的磷酸鐵或如權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰制備得到。
10.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的鋰離子電池。