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磷酸鐵鋰主流生產(chǎn)工藝種類多,但都離不開這種設(shè)備……


來源:中國粉體網(wǎng)   墨玉

[導(dǎo)讀]  磷酸鐵鋰正極材料的性能在一定程度上取決于材料的形態(tài)、顆粒的尺寸以及原子排列,因此制備工藝尤為重要。

中國粉體網(wǎng)訊  磷酸鐵鋰作為一種鋰電池用正極材料,早已在鋰電池體系中廣泛且成熟利用。而磷酸鐵鋰電池因其密度高、體積小、重量輕,電池組供電電量大,被視為5G基站后備電源電池的最佳選擇。據(jù)預(yù)測,2020年新建及改造的5G基站對磷酸鐵鋰電池需求量將達(dá)10GWh;到2025年,將增至155.4GWh,市場前景廣闊。


磷酸鐵鋰正極材料的性能在一定程度上取決于材料的形態(tài)、顆粒的尺寸以及原子排列,因此制備工藝尤為重要。目前工業(yè)生產(chǎn)磷酸鐵鋰的主流工藝有:草酸亞鐵法、鐵紅法,全濕法(水熱合成)、磷酸鐵法和自熱蒸發(fā)液相法。


一、草酸亞鐵法


草酸亞鐵法是早期常見的制備工藝,以碳酸鋰、氫氧化鋰為鋰源,草酸亞鐵為鐵源,將原料球磨干燥后,在惰性氣體或者還原氣氛中,以一定的升溫加速加熱到某一溫度,反應(yīng)一段時(shí)間冷卻。


優(yōu)點(diǎn):工藝簡單,易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。


缺點(diǎn):粒徑不容易控制,分布不均勻,形貌不規(guī)則,合成過程需要惰性氣體保護(hù)。


二、鐵紅法


 


1.鐵紅粉制備


①加入硫酸,將廢鐵溶解得到FeSO4

②加入NaOH,與FeSO4反應(yīng)得到沉淀Fe(OH)2

③Fe(OH)2經(jīng)過燒結(jié)后分解為Fe2O3

④通過水洗除掉Fe2O3中的Na雜質(zhì)


2.磷酸鐵鋰制備


①鐵紅粉與磷酸二氫氨、碳酸鋰分散、研磨

②噴霧干燥

③高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行反應(yīng)

④粉碎制得LFP


優(yōu)點(diǎn):原料價(jià)格低,改善材料的導(dǎo)電性


缺點(diǎn):使用硫酸,不易管控;過程中需要排除大量的廢水,同時(shí)產(chǎn)生大量氨氣,不易處理,環(huán)保壓力大。


三、全濕法


全濕法(水熱)是一種比較先進(jìn)的制備工藝,是將硫酸亞鐵、氫氧化鋰和磷酸溶于水中或其他溶劑中,通過水熱過程進(jìn)行反應(yīng)合成磷酸鐵鋰的工藝。


 


優(yōu)點(diǎn):物相均勻、粉體粒徑小以及操作簡便,批量穩(wěn)定性好、原料價(jià)廉易得,不需要惰性氣氛。


缺點(diǎn):粒徑不均勻、物相不純凈、設(shè)備投資大以及工藝較復(fù)雜


四、磷酸鐵法


 


1.磷酸鐵制備


①加入硫酸,將廢鐵溶解得到FeSO4

②加入(NH4)3PO4,與FeSO4反應(yīng)得到沉淀FePO4


2.磷酸鐵鋰制備


①磷酸鐵與碳酸鋰或氫氧化鋰分散、研磨

②噴霧干燥

③高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行反應(yīng)

④粉碎制得LFP


優(yōu)點(diǎn):循環(huán)性能好,價(jià)格低廉


缺點(diǎn):生產(chǎn)周期長,能耗高,污染嚴(yán)重,產(chǎn)品批次穩(wěn)定性差


五、自熱蒸發(fā)液相法


1.硝酸鐵制備


加入硝酸,與純鐵反應(yīng)得到Fe(NO3)3,排出一氧化氮


2.硝酸鋰制備


加入硝酸,與碳酸鋰反應(yīng)生成硝酸鋰,少量二氧化碳排出


3.磷酸鐵鋰制備


①向硝酸鋰中加入鐵源、磷源,加熱反應(yīng),生成LiFePO4•NH3,排出二氧化氮

②流化床干燥

③輥道窯燒結(jié),分解LiFePO4•NH3,得到LiFePO4

④氣流粉碎


優(yōu)點(diǎn):低溫性能優(yōu)異,循環(huán)性能良好


缺點(diǎn):純鐵無明顯價(jià)格優(yōu)勢,硝酸具有強(qiáng)氧化性及腐蝕性,不易管控,且反應(yīng)排出的一氧化氮、二氧化氮均為有毒氣體,此工藝環(huán)保壓力巨大。工藝過程復(fù)雜,不利于成本控制。


以上幾種工藝是磷酸鐵鋰生產(chǎn)中常用到的,可以看出幾乎每種工藝都離不開研磨設(shè)備,作為磷酸鐵鋰制備的關(guān)鍵步驟,研磨的效果直接影響產(chǎn)品最終性能。因此選擇合適的球磨機(jī)至關(guān)重要。以下幾種研磨設(shè)備能在磷酸鐵鋰的生產(chǎn)中助您一臂之力。


循環(huán)式攪拌球磨機(jī)QX系列

 

來源:無錫泰賢粉體科技有限公司


攪拌球磨機(jī)SX系列

 

來源:無錫泰賢粉體科技有限公司


棒銷式分散研磨機(jī)SMLYU系列

 

來源:無錫泰賢粉體科技有限公司


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉)

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作者:墨玉

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