電池行業(yè)的每個(gè)人都知道磷酸鐵鋰在這個(gè)行業(yè)中的地位。與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比，它具有較高的能量密度，理論比容量為170mah/g，鉛酸蓄電池為40mah/g，安全性高，是目前鋰離子電池最安全的正極材料，不含對(duì)人體有害的金屬元素。使用壽命長(zhǎng)，在100%DOD下充放電次數(shù)可達(dá)2000多次。具有良好的充電性能、低廉的價(jià)格和環(huán)保性能。但與新型三元材料相比，它還存在著電極離子導(dǎo)電性差、不適合大電流充放電、能量密度低等缺點(diǎn)。

 

 

根據(jù)行業(yè)最新動(dòng)向，企業(yè)在大力發(fā)展三元電池的同時(shí)，從未停止過(guò)磷酸鐵鋰的研發(fā)。正交橄欖石結(jié)構(gòu)的lifepo4正極材料是否再次成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)還很難說(shuō)。今天主要介紹磷酸鐵鋰正極材料的制備工藝。

 

 

常用的方法有固相合成法、液相合成法、火花等離子燒結(jié)法、噴霧熱解法和脈沖激光沉積法。常見(jiàn)的途徑有水熱法、鐵紅法和磷酸鐵法。

主要工藝及設(shè)備介紹

 

磷酸鐵法具有原料少、不需要溶劑、水混合、無(wú)氨排放工藝成本等優(yōu)點(diǎn)，受到許多材料生產(chǎn)廠家的青睞。主要生產(chǎn)工藝包括混合、噴霧干燥、燒結(jié)、粉碎、混合、烘焙和包裝。

 

2.1混合物

 

首先，稱重材料，加入去離子水，并將它們混合在混合槽中。成分主要是磷酸鐵、碳酸鋰等材料。碳酸鋰是我們鋰的主要來(lái)源，它是一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為li2co3，單斜晶體或白色粉末，密度2.11g/cm3，熔點(diǎn)723c，溶于稀酸，微溶于水，冷水比熱水溶，不溶于醇和丙酮。我們的磷和鐵主要來(lái)自磷酸鐵，又稱磷酸鐵和正磷酸鐵。公式是fepo4。它是一種白色，灰白色單斜晶體粉末，摩爾質(zhì)量為150.82。溶于硫酸，不溶于其他酸，不溶于水、乙酸和乙醇。

 

 

2.2噴霧干燥

 

混合物被壓力噴出來(lái)，然后噴進(jìn)烘干機(jī)，變成我們想要的顆粒。噴霧干燥是一種同時(shí)干燥和制粒的設(shè)備。根據(jù)工藝要求，可以調(diào)節(jié)給水泵的壓力、流量和孔口尺寸，以一定比例得到所需的球形顆粒。其工作原理是空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾和加熱后進(jìn)入干燥機(jī)頂部的空氣分配器，熱空氣以螺旋狀均勻進(jìn)入干燥室。塔頂高速離心式霧化器（回轉(zhuǎn)體）霧化成細(xì)小的霧滴，與熱空氣接觸，在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入成品。成品從干燥塔和旋風(fēng)分離器底部連續(xù)出口，廢氣由引風(fēng)機(jī)排出。

 

 

2.3燒結(jié)

 

利用鋰電池輥底爐對(duì)干燥后的物料進(jìn)行燒結(jié)。市場(chǎng)上先進(jìn)的輥底爐采用先進(jìn)的紅外技術(shù)和先進(jìn)的爐料，提高了設(shè)備的熱效率。采用先進(jìn)的溫度控制技術(shù)，保證溫度控制的準(zhǔn)確性。采用成熟的爐溫設(shè)計(jì)技術(shù)，保證爐溫均勻。采用科學(xué)合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保證推板。平穩(wěn)的運(yùn)行和多通道氣氛的引入，保證了爐膛內(nèi)氣氛的均勻性和廢氣的排放，保證了產(chǎn)品的燒成質(zhì)量。

粉碎

使用氣流磨設(shè)備，對(duì)燒結(jié)的材料進(jìn)行粉碎。氣流磨工作原理：壓縮空氣經(jīng)拉瓦爾噴咀加速成超音速氣流后射入粉碎區(qū)使物料呈流態(tài)化（氣流膨脹呈流態(tài)化床懸浮沸騰而互相碰撞），因此每一個(gè)顆粒具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在粉碎區(qū)，被加速的顆粒在各噴咀交匯點(diǎn)相互對(duì)撞粉碎。粉碎后的物料被上升氣流輸送至分級(jí)區(qū)，由水平布置的分級(jí)道篩選出達(dá)到粒度要求的細(xì)粉，未達(dá)到粒度要求的粗粉返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。合格細(xì)粉隨氣流進(jìn)入高效旋風(fēng)分離器得到收集，含塵氣體經(jīng)集塵器過(guò)濾凈化后排入大氣。

 

2.5 混合分級(jí)

對(duì)粉碎后的磷酸鐵鋰粉體混合后，按照顆粒大小進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)我們的需求，對(duì)顆粒過(guò)大的重新進(jìn)行分級(jí)。粉體混合設(shè)備常用于醫(yī)藥行業(yè)，常見(jiàn)的混合設(shè)備有雙螺旋錐混合、臥式無(wú)重力混合機(jī)、臥式犁刀混合機(jī)。

 

2.6 烘烤

對(duì)合格的磷酸鐵鋰粉料進(jìn)行烘烤，去除水分。一般使用的是雙錐干燥機(jī)。工作原理為：雙錐干燥機(jī)為雙錐形的回轉(zhuǎn)罐體，罐內(nèi)在真空狀態(tài)下，向夾套內(nèi)通入蒸汽或熱水進(jìn)行加熱，熱量通過(guò)罐體內(nèi)壁與濕物料接觸。濕物料吸熱后蒸發(fā)的水汽，通過(guò)真空泵經(jīng)真空排氣管被抽走。由于罐體內(nèi)處于真空狀態(tài)，且罐體的回轉(zhuǎn)使物料不斷的上下、內(nèi)外翻動(dòng)，故加快了物料的干燥速度，提高干燥效率，達(dá)到均勻干燥的目的。

 

干燥后的粉末，檢測(cè)合格后就使用成品包裝設(shè)備，包裝后即可發(fā)往各電池廠。