磷酸鐵鋰制造方法有哪些?
磷酸鋰鐵電池正(zheng)極材料的(de)生產工藝(yi)極大地影響了電池(chi)的(de)性能,因此提高(gao)和改良(liang)工藝(yi)是電池(chi)產業化的(de)一個重要的(de)因素。下面(mian)來了解幾種磷酸(suan)鐵鋰(li)的(de)制造方(fang)法,比較一下各(ge)自的(de)優缺(que)點(dian):


1.高溫固相法
高(gao)溫固相法(fa)(fa)是磷(lin)酸(suan)(suan)鐵(tie)(tie)鋰生產的主要(yao)方法(fa)(fa),也是最(zui)成(cheng)熟的方法(fa)(fa)。通(tong)常以(yi)鐵(tie)(tie)鹽(如(ru)草酸(suan)(suan)亞鐵(tie)(tie)FeC204·2H,0)、磷(lin)酸(suan)(suan)鹽(如(ru)磷(lin)酸(suan)(suan)氫二銨(NHA)。HPOA)和鋰鹽(如(ru)碳酸(suan)(suan)鋰Li,C03)為原(yuan)料(liao),按化學計量比充分混勻后(hou),在惰性氣氛(fen)中先經過較低溫預(yu)分解(jie),再經高(gao)溫焙(bei)燒(shao),研磨粉碎制(zhi)成(cheng)。>優點:
高溫固相(xiang)合成法操作及工藝路線設(she)計簡(jian)單,工藝參數(shu)易(yi)于(yu)控制(zhi),制(zhi)備的材料性能穩定(ding),易(yi)于(yu)實現(xian)工業化(hua)大規模生產(chan)。
>缺點:
①粉體原料需要(yao)長時問的研磨(mo)混合(he),且混合(he)均勻程度(du)有限,摻雜改性效果差;
②要(yao)求較高的熱處(chu)理溫度和較長(chang)的熱處(chu)理時間,能耗大(da);
③產物(wu)在組成、結構、粒度分布等方面存在較大差別,易出現Fe的雜質相;
④材料電(dian)化學(xue)性能不易控制;
⑤采用的草酸(suan)亞鐵比較貴(gui),材料制造成(cheng)本較高;反應時需要大量的惰(duo)性保護氣體(ti),惰(duo)性氣體(ti)成(cheng)本較高;
⑥同時燒結(jie)過程中會產(chan)生氨氣(qi)、水、二氧(yang)化碳(tan)(tan),他們(men)在(zai)爐膛內(nei)經過冷卻的(de)過程時會產(chan)生碳(tan)(tan)酸(suan)氫(qing)銨晶體顆粒而造成產(chan)品的(de)污(wu)染。此外,氨氣(qi)的(de)產(chan)生不(bu)利于環(huan)保,應進一(yi)步增(zeng)加尾(wei)氣(qi)處(chu)理設備。
2.碳熱還原法
碳熱還原(yuan)法(fa)(fa)也(ye)是(shi)高(gao)溫固相法(fa)(fa)中的(de)一種,是(shi)比較容易工業化(hua)的(de)合成方(fang)法(fa)(fa),多數以磷酸二氫(qing)鋰(LiH,PO,)、三氧化(hua)二鐵(tie)(tie)(Fe。0。)或四(si)氧化(hua)三鐵(tie)(tie)、蔗(zhe)糖(tang)為原(yuan)料,均勻(yun)混合后,在高(gao)溫和氬氣或氮氣保(bao)護下焙(bei)燒,碳將三價鐵(tie)(tie)還原(yuan)為二價鐵(tie)(tie),也(ye)就是(shi)通過碳熱還原(yuan)法(fa)(fa)合成磷酸鐵(tie)(tie)鋰。
>優(you)點:解決(jue)了在原料(liao)混(hun)合(he)加工(gong)過程中(zhong)可(ke)能引發的氧化反應(ying),使(shi)合(he)成過程更為合(he)理,同(tong)時改善了材(cai)料(liao)的導(dao)電性(xing)。
>缺(que)點:反應時間相對(dui)過(guo)長,溫度(du)難(nan)以控(kong)制,產物(wu)一致性要求的控(kong)制條件更為苛刻,難(nan)以適應工(gong)業化生產。
3.水熱合成法
水熱(re)(re)合(he)成(cheng)法屬于濕(shi)法范疇,它是以可(ke)溶(rong)性(xing)亞(ya)鐵鹽、鋰鹽和磷(lin)酸為原(yuan)料(liao),在水熱(re)(re)條件下直接(jie)合(he)成(cheng)LiFePO4,由于氧氣在水熱(re)(re)體系(xi)中(zhong)的溶(rong)解(jie)度(du)很小,水熱(re)(re)體系(xi)LiFeP04的合(he)成(cheng)提供了優良的惰性(xing)環境。
>優點:水(shui)熱法可以(yi)在液相中制(zhi)備超(chao)微細顆粒,原(yuan)料可以(yi)在分(fen)子級混(hun)合(he)。具有(you)物相均勻、粉體粒徑(jing)小以(yi)及操(cao)作(zuo)簡便等(deng)優點,且具有(you)易(yi)量(liang)產、產品(pin)批量(liang)穩(wen)定性好、原(yuan)料價廉易(yi)得的優點。同時生(sheng)產過程(cheng)中不需(xu)要惰性氣氛。
>缺點(dian):水熱合(he)成(cheng)法制備的產(chan)物(wu)結構中(zhong)常常存在(zai)著鐵的錯位,生成(cheng)了亞穩態(tai)FePO。,影響(xiang)了產(chan)物(wu)的化(hua)學及電化(hua)學性能。同時(shi)也存在(zai)粒徑(jing)不(bu)(bu)均勻、物(wu)相不(bu)(bu)純凈、設備投資大(耐高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)反應器的設計(ji)制造難度大,造價(jia)也高(gao))或工(gong)藝(yi)較(jiao)復雜的缺點(dian)。





