電池的磷酸鐵鋰研磨后固液分離工藝解密
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-25 10:26
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磷酸鐵鋰為是鋰電池的正極材料， 目前我國多數(shù)是人工合成的制備方法。用濕法和成的制備方法中，合成后的磷酸鐵里過濾分離是比較重要的一步。 磷酸鐵鋰過濾分離的好壞不單單只是決定了磷酸鐵鋰的純度（電化學(xué)性能）而最終影響電池的效率和壽命， 而且他也直接影響了生產(chǎn)力磷酸鐵鋰的成本的高低。 今天我們就來說說磷酸鐵鋰制備過程中的過濾分離的工藝要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)。
作為市面上鋰離子電池原材料的主力軍，相比其他的鋰材的電池正極原材料，磷酸鐵鋰不單單造價親民，工藝相對簡單，壽命和安全性都有保障，而且回收的技術(shù)和成本上都比較有優(yōu)勢。 這也是我們國家電力車普遍采用磷酸鐵鋰為正極材料的原因之一。但是磷酸鐵鋰作為電池正極也有他的局限性：電壓平臺和電容量。 磷酸鐵鋰鋰電池電壓平臺一般在3.2到3.6V之間，相比起現(xiàn)在比較熱門的三元鋰電池 4.5V要低很多。而電容量雖然沒有電壓那么大的差別，卻也稍微低一點(diǎn)，一般在120-130mAH/g左右，相比之下三元里電池的電容則在140-150mAH/g之間。
目前磷酸鐵鋰的來源主要分為2個部分，一個是天然的磷鐵礦鋰礦石，但是其中磷酸鐵鋰的含量不高，并且由于雜質(zhì)的影響其電化學(xué)性能也一般。另外一種來源就是人工合成的磷酸鐵鋰材料。人工合成的方法根據(jù)反應(yīng)介質(zhì)可以分為固相合成和液相合成兩種。固相法因所需的高溫和需要在高純度惰性氣體的反應(yīng)環(huán)境，導(dǎo)致和成成本過高。目前有的固相發(fā)有高溫固相合成法、碳熱還原法、機(jī)械化學(xué)法、微波燒結(jié)法。而液相法雖然也需要高溫（煅燒），但其溫度和時長都要低很多，所以成本要較固相法低很多。液相法比較盛行的一般有：水熱合成法、溶膠-凝膠法以及共沉淀法等。
在濕法和成過程中， 無論是收集磷酸鐵鋰產(chǎn)物，亦或是水洗因反應(yīng)而附著在磷酸鐵鋰表面的其他導(dǎo)電粒子， 亦或是將磷酸鐵鋰反應(yīng)混合液除雜都需要將磷酸鐵鋰的原漿進(jìn)行過濾分離。根據(jù)工藝的不同選擇，磷酸鐵鋰的最終產(chǎn)物的粒徑都是比較細(xì)小的，一般在10微米到亞微米級0.01維米（100納米）甚至更細(xì)。雖然理論上是磷酸鐵鋰顆粒越小，性能就越高，但是這給磷酸鐵里過濾分離帶來了一定的難度。另外，液相法所制備的磷酸鐵鋰分離一般粒徑跨度比較小，粒徑比較均勻，這一點(diǎn)是比較適合將磷酸鐵鋰采用離心過濾的方式收集或者洗滌的。
傳統(tǒng)的濕法工藝?yán)?，收集或者洗滌磷酸鐵鋰的方法一般采用的是板式壓濾的方式。這種方法的有點(diǎn)在于使用壓力過濾的方式，可將物體含水率將至35-40%左右，在洗滌的工藝中降低了后續(xù)洗滌的用水或溶劑的計量。但板式壓濾的缺點(diǎn)同樣明顯，它的效率比較低，設(shè)備清洗用水量大，而且濾餅層的含水率不一。 濾餅層含水率不一，就容易造成后段磷酸鐵鋰洗滌工藝中需要注意混合的效果以及效率。還有，利用板式壓濾增加了耗材成本（濾布），對于量比較大的廠家是一筆不小的開支。而且當(dāng)磷酸鐵鋰的顆粒直徑小于1微米時，過濾的濾布將會要用到上萬目的過濾濾袋，這也會嚴(yán)重影響過濾的效率。
用離心的方式處理磷酸鐵鋰一般分為兩種，沉降離心分離和過濾離心分離。
如果磷酸鐵鋰的顆粒直徑是亞微米級的話，采用沉降離心分離的方式將磷酸鐵里過濾分離不經(jīng)有效的提高了產(chǎn)量（因?yàn)殡x心過濾式連續(xù)式的，相比之下板式壓濾是間歇性的），而且離心分離法可以將收集的磷酸鐵鋰產(chǎn)物的含水率做到非常均勻，所以對后段洗滌的工藝是一個比較大的優(yōu)勢。而且采用離心分離的方法而不是過濾的方式?jīng)]有過濾的耗材，所以這一塊也是一個優(yōu)勢。
采用離心分離的方法，是將含有磷酸鐵鋰粉末的原漿，經(jīng)管道輸送至離心機(jī)，通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，在高離心力的作用下，將不同密度的固體和液體分開，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰粉末和母液的液體固液分離的效果。不過用離心分離的方式來處理磷酸鐵里過濾分離也是有一定的局限性的， 他最大的局限性就是，因?yàn)殡x心分離是不采用任何壓力的形式，所以在得到磷酸鐵鋰的成品的含水率上會比板式壓濾較低，一般在45-60%之間。
在前幾年廣州富一與國內(nèi)多家較大的磷酸鐵鋰電池行業(yè)的企業(yè)（鄭州BK，貴州KL，WX股份等）聯(lián)合開發(fā)，對于各種工藝的磷酸鐵鋰的制備，收集，洗滌工藝都是比較熟悉的。富一和鄭州BK電池共同研發(fā)的第一代磷酸鐵鋰沉降專用離心機(jī)。解決了BK電池廠在收集磷酸鐵鋰粉末的難題，并有效的降低洗滌水的用量。 在這代的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)貴州KL集團(tuán)的物料特性，在原有的基礎(chǔ)上，改善了粉末的得率以及降低了粉末固液分離后的含水率，得到了類似企業(yè)的好評。 以上觀點(diǎn)是結(jié)合我們對于磷酸鐵鋰行業(yè)的一點(diǎn)點(diǎn)總結(jié)，希望能幫到各位。
如果是相對比較大的磷酸鐵鋰顆粒（微米級的），那么也可以采用過濾離心分離，原理上也是借助于濾網(wǎng)將磷酸鐵鋰的粉末截留，達(dá)到固液分離的效果。一般這樣的磷酸鐵鋰產(chǎn)量不高，用過濾離心的方式比較適合。 因?yàn)橄啾劝迨綁簽V，過濾離心的方式無論是在能耗，占地面積上都有比較明顯的優(yōu)勢，而固體粉末的含水率也可以做到非常接近。
