磷酸铁锂生产工艺路线解析

2017-11-18

  随着电子设备的普及,以及以电动汽车为代表的新能源汽车产业发展,锂离子电池的市场需求也呈现出井喷式的发展。锂离子电池的生产离不开电极才来—三元材料和磷酸铁锂材料。这两种材料正以其独特的优势成为新能源领域的新宠。据了解,在天津举行的汽车展会上,新能源车的展区,电动车明显分为两大阵营,即北京汽车所采用的NCM三元材料和比亚迪所采用的磷酸铁锂材料。NCM材料成本相对较低,材料容量较高,电压平台也较高,能显著的提高电动汽车的续航,但是材料的循环性能较差,材料本身的安全性要弱于磷酸铁锂材料。而磷酸铁锂则恰恰相反,磷酸铁锂具有十分优异的安全性,并且循环性能也十分的优秀,并且具有快充的潜力,更为重要的是磷酸铁锂的价格更加低廉,但是磷酸铁锂材料的容量较低,电压平台较低,因而电池能量密度较低。

  作为一种占据电动车领域半壁江山的材料,磷酸铁锂材料对整个锂离子电池行业的影响可谓举足轻重。今天小编就带大家了解一下磷酸铁锂的生产工艺路线。

  目前工业上采用最多的为喷雾造粒法,这种方法的优势是工艺相对成熟。成本较低,材料的颗粒形貌容易控制。这种方法采用的原材料主要有磷酸铁(99.5%以上),碳酸锂(99.5%以上),蔗糖(99.5%以上)原材料的粒径要控制在D90<5μm。辅助材料主要有纯水和氮气,以及分散剂聚乙二醇。

  首先要进行磷酸铁的脱水:第一步进行烘干房烘干,要将温度控制在220℃左右,这一步主要目的是脱去游离水。烘干后的磷酸铁需要进入到回转炉中进行烧结,温度控制在540℃左右,并通氮气保护,这一步的主要目的是除去磷酸铁锂材料中的结晶水。

  接下来是球磨混合过程,将碳酸锂和蔗糖加水混合,在球磨机中球磨1-2小时。接着将适当比例的磷酸铁加入,继续球磨1-3小时。球磨后的原料进入到分散机中进行分散。

  第三步需要将上述分散好的原料泵入到喷雾造粒机当中,将喷雾造粒机的进口温度调整为220℃左右,出口温度调整为110℃左右。浆料的固含量要根据所需的粒径进行调整,一般为15%-30%。造粒好的原材料,需要使用液压机将原材料压成块,装入烧结炉中准备烧结。 磷酸铁锂材料的烧结需要使用氮气进行保护,烧结过程采用分段式升温,首先是低温段,一般温度位置在300-400℃,保温5-6小时。第二阶段温度升高到750℃左右,并恒温8小时左右,然后降温6-7小时。在降温过程中仍需要使用氮气进行保护。烧结好的磷酸铁锂材料要进行超细磨,首先使用辊压破碎,然后进入到超细磨中进行研磨,取样测试粒度合格后在进行分批,包装。这是目前工业上使用的主要生产方法,目前在实验室中制备磷酸铁锂的方法还有碳热还原法,微波合成法,脉冲激光沉积法,溶胶-凝胶法,水热法,沉淀法等。但目前这种方法大都停留在实验室阶段,离工业应有还有一定的距离。

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