磷酸鐵鋰電池原材料動(dòng)態(tài) lstldc-ycl

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磷酸鐵鋰制造方法有哪些?

磷酸鋰鐵電池正極材料的生產(chǎn)工藝極大地影響了電池的性能,因此提高和改良工藝是電池產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要的因素。下面來(lái)了解幾種磷酸鐵鋰的制造方法,比較一下各自的優(yōu)缺點(diǎn):

磷酸鐵鋰制造方法

1.高溫固相法

高溫固相法是磷酸鐵鋰生產(chǎn)的主要方法,也是最成熟的方法。通常以鐵鹽(如草酸亞鐵FeC204·2H,0)、磷酸鹽(如磷酸氫二銨(NHA)。HPOA)和鋰鹽(如碳酸鋰Li,C03)為原料,按化學(xué)計(jì)量比充分混勻后,在惰性氣氛中先經(jīng)過(guò)較低溫預(yù)分解,再經(jīng)高溫焙燒,研磨粉碎制成。>優(yōu)點(diǎn):

高溫固相合成法操作及工藝路線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,工藝參數(shù)易于控制,制備的材料性能穩(wěn)定,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

>缺點(diǎn):

①粉體原料需要長(zhǎng)時(shí)問(wèn)的研磨混合,且混合均勻程度有限,摻雜改性效果差;

②要求較高的熱處理溫度和較長(zhǎng)的熱處理時(shí)間,能耗大;

③產(chǎn)物在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布等方面存在較大差別,易出現(xiàn)Fe的雜質(zhì)相;

④材料電化學(xué)性能不易控制;

⑤采用的草酸亞鐵比較貴,材料制造成本較高;反應(yīng)時(shí)需要大量的惰性保護(hù)氣體,惰性氣體成本較高;

⑥同時(shí)燒結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氨氣、水、二氧化碳,他們?cè)跔t膛內(nèi)經(jīng)過(guò)冷卻的過(guò)程時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳酸氫銨晶體顆粒而造成產(chǎn)品的污染。此外,氨氣的產(chǎn)生不利于環(huán)保,應(yīng)進(jìn)一步增加尾氣處理設(shè)備。

2.碳熱還原法

碳熱還原法也是高溫固相法中的一種,是比較容易工業(yè)化的合成方法,多數(shù)以磷酸二氫鋰(LiH,PO,)、三氧化二鐵(Fe。0。)或四氧化三鐵、蔗糖為原料,均勻混合后,在高溫和氬氣或氮?dú)獗Wo(hù)下焙燒,碳將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵,也就是通過(guò)碳熱還原法合成磷酸鐵鋰。

>優(yōu)點(diǎn):解決了在原料混合加工過(guò)程中可能引發(fā)的氧化反應(yīng),使合成過(guò)程更為合理,同時(shí)改善了材料的導(dǎo)電性。

>缺點(diǎn):反應(yīng)時(shí)間相對(duì)過(guò)長(zhǎng),溫度難以控制,產(chǎn)物一致性要求的控制條件更為苛刻,難以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。

3.水熱合成法

水熱合成法屬于濕法范疇,它是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料,在水熱條件下直接合成LiFePO4,由于氧氣在水熱體系中的溶解度很小,水熱體系LiFeP04的合成提供了優(yōu)良的惰性環(huán)境。

>優(yōu)點(diǎn):水熱法可以在液相中制備超微細(xì)顆粒,原料可以在分子級(jí)混合。具有物相均勻、粉體粒徑小以及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),且具有易量產(chǎn)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性好、原料價(jià)廉易得的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中不需要惰性氣氛。

>缺點(diǎn):水熱合成法制備的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中常常存在著鐵的錯(cuò)位,生成了亞穩(wěn)態(tài)FePO。,影響了產(chǎn)物的化學(xué)及電化學(xué)性能。同時(shí)也存在粒徑不均勻、物相不純凈、設(shè)備投資大(耐高溫高壓反應(yīng)器的設(shè)計(jì)制造難度大,造價(jià)也高)或工藝較復(fù)雜的缺點(diǎn)。

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