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磷酸鐵锂正極材料比例

生活更新时间:2025-05-14 17:04:31

磷酸鐵锂相對于傳統的鉛酸電池，有着高的能量密度，其理論比容量為170 mAh/g，鉛酸電池為40mAh/g；高安全性，是目前最安全的锂離子電池正極材料，不含對人體有害的金屬元素；壽命長，在100%DOD下，可以充放電2000次以上；充電性能良好、價格低廉、環保。

锂離子電池作為一種高性能的二次綠色電池，具有高電壓、高能量密度（包括體積能量、質量比能量）、低的自放電率、寬的使用溫度範圍、長的循環壽命、環保、無記憶效應以及可以大電流充放電等優點。锂離子電池性能的改善，很大程度上決定于電極材料性能的改善，尤其是正極材料。目前研究最廣泛的正極材料有LiCoO2、LiNiO2以及LiMn2O4等，但由于钴有毒且資源有限，鎳酸锂制備困難，錳酸锂的循環性能和高溫性能差等因素，制約了它們的應用和發展。因此，開發新型高能廉價的正極材料對锂離子電池的發展至關重要。一、磷酸鐵锂的性能（1）高能量密度：其理論比容量為170 mAh/g，産品實際比容量可超過140 mAh/g（0.2C，25°C）；（2）安全性：是目前最安全的锂離子電池正極材料；不含任何對人體有害的重金屬元素；（3）壽命長：在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上。原因：磷酸鐵锂晶格穩定性好，锂離子的嵌入和脫出對晶格的影響不大，故而具有良好的可逆性。存在的不足是電極離子傳導率差，不适宜大電流的充放電，在應用方面受阻。解決方法：在電極表面包覆導電材料、摻雜進行電極改性。磷酸鐵锂電池的使用壽命與其使用溫度息息相關，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均産生極大不良隐患。尤其在中國北方電動汽車上使用，在秋冬季磷酸鐵锂電池無法正常供電或供電電源過低，需調節其工作環境溫度保持其性能。目前，國内解決磷酸鐵锂電池恒溫工作環境需考慮空間限制問題，較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。（4）充電性能：磷酸鐵锂正極材料的锂電池，可以使用大倍率充電，最快可在1小時内将電池充滿。

二、磷酸鐵锂生産工藝流程1、磷酸鐵烘幹除水先将材料進行配料稱重，加入去離子水，在混合攪拌缸裡面充分混合、攪拌，配料主要是磷酸鐵，碳酸锂等材料。碳酸锂就不說了，是我們的主要锂源，他是一種無機化合物，化學式為Li2CO3，為無色單斜晶系結晶體或白色粉末，密度2.11g/cm3，熔點723℃，溶于稀酸，微溶于水，在冷水中溶解度較熱水下大，不溶于醇及丙酮。而我們的磷、鐵主要來源于磷酸鐵，又名磷酸高鐵、正磷酸鐵，分子式為FePO4，是一種白色、灰白色單斜晶體粉末，摩爾質量：150.82，溶于硫酸，難溶于其它酸，不溶于水、醋酸、醇。（1）烘房烘幹工序：不鏽鋼匣缽裝滿原料磷酸鐵置入烘房，調節烘房溫度220±20℃，6-10小時烘幹。出料轉下一工序至回轉爐燒結。（2）回轉爐燒結工序：回轉爐升溫、通氮氣達到要求後，進料（來自上工序烘房的物料），調節溫度540±20℃，燒結8-12小時。2、研磨機混料工序正常生産時，兩台研磨機同時投入運行，兩台設備具體投料和操作相同（調試時一台單獨運行亦可），程序如下：（1）碳酸锂研磨：稱量碳酸锂13Kg、蔗糖12Kg、純水50Kg，混合研磨1-2小時。暫停。（2）混合研磨：在上述混合液中加入磷酸鐵50Kg，純水25Kg，混合研磨1-3小時。停機，出料轉入分散機。取樣測粒度。（3）清洗：稱量100Kg純水，分3-5次清洗研磨機，洗液全部轉入分散機。3、分散機機物料分散工序（1）将2.2兩台研磨機混合好（或者1台研磨機兩次混合）的物料約500Kg（包括清洗研磨機的物料）一起轉入分散機，再加入100Kg純水，調節攪拌速度，充分攪拌分散1-2小時，等待用泵打入噴霧幹燥設備。4、噴霧幹燥工序将攪拌好的膠料，通過壓力噴出，經過噴霧幹燥機後變成我們想要的顆粒。噴霧幹燥機是一種可以同時完成幹燥和造粒的裝置。按工藝要求可以調節料液泵的壓力、流量、噴孔的大小，得到所需的按一定大小比例的球形顆粒。工作原理為空氣經過濾和加熱，進入幹燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進入幹燥室。料液經塔體頂部的高速離心霧化器，(旋轉)噴霧成極細微的霧狀液珠，與熱空氣并流接觸在極短的時間内可幹燥為成品。成品連續地由幹燥塔底部和旋風分離器中輸出，廢氣由引風機排空。

（1）調節噴霧幹燥設備的進口溫度220±20℃，出口溫度110±10℃，進料速度80Kg/hr，然後，開始進料噴霧幹燥，得到幹燥物料。（2）可以按照噴霧粒度大小調節固含量為15%~30%。5、液壓機物料壓塊裝料分别調節液壓機的壓力為150噸和175噸，在模具中裝入噴霧幹燥好的物料，保壓一定時間，壓實成塊狀。裝入匣缽轉入推闆爐。同時，放入幾組散裝樣品，與壓成塊狀的物料進行對比。6、推闆爐燒結使用锂電池輥道爐，對幹燥後的材料進行燒結，市場上先進的輥道爐采用先進的紅外技術和先進的爐膛材料，提高了設備的熱效率;采用先進的溫度控制技術，保證溫度控制的精确度;利用成熟的爐體設計技術，保證爐溫的均勻性;采用科學合理的傳動機構，保證推闆運行的平整、穩定。先升溫，通氮氣，達到氣氛要求100ppm以下，将匣缽推入推闆爐，按升溫段300-550℃，4-6小時；750℃恒溫段8-10小時；降溫段6-8小時進行，出料。7、輥壓超細磨使用氣流磨設備，對燒結的材料進行粉碎。氣流磨工作原理：壓縮空氣經拉瓦爾噴咀加速成超音速氣流後射入粉碎區使物料呈流态化（氣流膨脹呈流态化床懸浮沸騰而互相碰撞），因此每一個顆粒具有相同的運動狀态。在粉碎區，被加速的顆粒在各噴咀交彙點相互對撞粉碎。粉碎後的物料被上升氣流輸送至分級區，由水平布置的分級道篩選出達到粒度要求的細粉，未達到粒度要求的粗粉返回粉碎區繼續粉碎。合格細粉随氣流進入高效旋風分離器得到收集，含塵氣體經集塵器過濾淨化後排入大氣。8、混合分級對粉碎後的磷酸鐵锂粉體混合後，按照顆粒大小進行分級，根據我們的需求，對顆粒過大的重新進行分級。粉體混合設備常用于醫藥行業，常見的混合設備有雙螺旋錐混合、卧式無重力混合機、卧式犁刀混合機。然後将研磨物料進行篩分、包裝。5Kg、25Kg兩種規格。9、烘烤對合格的磷酸鐵锂粉料進行烘烤，去除水分。一般使用的是雙錐幹燥機。工作原理為：雙錐幹燥機為雙錐形的回轉罐體，罐内在真空狀态下，向夾套内通入蒸汽或熱水進行加熱，熱量通過罐體内壁與濕物料接觸。濕物料吸熱後蒸發的水汽，通過真空泵經真空排氣管被抽走。由于罐體内處于真空狀态，且罐體的回轉使物料不斷的上下、内外翻動，故加快了物料的幹燥速度，提高幹燥效率，達到均勻幹燥的目的。

10、檢驗、入庫幹燥後的粉末，檢測合格後就使用成品包裝設備。産品檢驗、貼标簽入庫。包括：産品名稱、檢驗人、物料批次、日期。部分内容轉載自網絡，如涉及到侵權請及時告知。
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