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磷酸鐵鋰主流生產(chǎn)工藝

磷酸鐵鋰主流生產(chǎn)工藝
無錫泰賢  2020-09-03  |  閱讀:25939

磷酸鐵鋰作為一種鋰電池用正極材料,早已在鋰電池體系中廣泛且成熟利用,。而磷酸鐵鋰電池因其密度高,、體積小、重量輕,,電池組供電電量大,,被視為5G基站后備電源電池的最佳選擇。據(jù)預(yù)測,,2020年新建及改造的5G基站對磷酸鐵鋰電池需求量將達(dá)10GWh,;到2025年,將增至155.4GWh,,市場前景廣闊,。

磷酸鐵鋰正極材料的性能在一定程度上取決于材料的形態(tài)、顆粒的尺寸以及原子排列,,因此制備工藝尤為重要,。

目前工業(yè)生產(chǎn)磷酸鐵鋰的主流工藝有:草酸亞鐵法、鐵紅法,,全濕法(水熱合成),、磷酸鐵法和自熱蒸發(fā)液相法。

草酸亞鐵法

草酸亞鐵法是早期常見的制備工藝,,以碳酸鋰,、氫氧化鋰為鋰源,草酸亞鐵為鐵源,,將原料球磨干燥后,,在惰性氣體或者還原氣氛中,以一定的升溫加速加熱到某一溫度,,反應(yīng)一段時間冷卻,。

優(yōu)點:工藝簡單,易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

缺點:粒徑不容易控制,,分布不均勻,,形貌不規(guī)則,合成過程需要惰性氣體保護(hù)。

 

鐵紅法

1,、鐵紅粉制備

u  加入硫酸,,將廢鐵溶解得到FeSO4

u  加入NaOH,與FeSO4反應(yīng)得到沉淀FeOH2

u  FeOH2經(jīng)過燒結(jié)后分解為Fe2O3

u  通過水洗除掉Fe2O3中的Na雜質(zhì)

2,、磷酸鐵鋰制備

l  鐵紅粉與磷酸二氫氨,、碳酸鋰分散、研磨

高速混合機(jī)FRM系列

循環(huán)式攪拌球磨機(jī)QX系列

l  噴霧干燥

l  高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行反應(yīng)

l  粉碎制得LFP

優(yōu)點:原料價格低,,改善材料的導(dǎo)電性

缺點:使用硫酸,,不易管控;過程中需要排除大量的廢水,,同時產(chǎn)生大量氨氣,,不易處理,環(huán)保壓力大,。

 

全濕法

全濕法(水熱)是一種比較先進(jìn)的制備工藝,,是將硫酸亞鐵、氫氧化鋰和磷酸溶于水中或其他溶劑中,,通過水熱過程進(jìn)行反應(yīng)合成磷酸鐵鋰的工藝,。


高溫包覆機(jī)VCJ系列

優(yōu)點:物相均勻、粉體粒徑小以及操作簡便,,批量穩(wěn)定性好,、原料價廉易得,不需要惰性氣氛,。

缺點:粒徑不均勻,、物相不純凈、設(shè)備投資大以及工藝較復(fù)雜

 

磷酸鐵法

1,、磷酸鐵制備

u  加入硫酸,,將廢鐵溶解得到FeSO4

u  加入(NH43PO4,與FeSO4反應(yīng)得到沉淀FePO4

2,、磷酸鐵鋰制備

l  磷酸鐵與碳酸鋰或氫氧化鋰分散,、研磨

棒銷式分散研磨機(jī)SMLYU系列

 

l  噴霧干燥

l  高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行反應(yīng)

l  粉碎制得LFP

 

優(yōu)點:循環(huán)性能好,價格低廉

缺點:生產(chǎn)周期長,,能耗高,,污染嚴(yán)重,產(chǎn)品批次穩(wěn)定性差

 

自熱蒸發(fā)液相法

1,、硝酸鐵制備

?  加入硝酸,與純鐵反應(yīng)得到FeNO33,,排出一氧化氮

2,、硝酸鋰制備

?  加入硝酸,與碳酸鋰反應(yīng)生成硝酸鋰,少量二氧化碳排出

3、磷酸鐵鋰制備

?  向硝酸鋰中加入鐵源、磷源,,加熱反應(yīng),,生成LiFePO4·NH3,排出二氧化氮

攪拌球磨機(jī)SX系列

棒銷式分散研磨機(jī)SMLYU系列

 

?  流化床干燥

?  輥道窯燒結(jié),,分解LiFePO4·NH3,得到LiFePO4

?  氣流粉碎

優(yōu)點:低溫性能優(yōu)異,循環(huán)性能良好,,能耗低、批次穩(wěn)定性好

缺點:純鐵無明顯價格優(yōu)勢,,硝酸具有強(qiáng)氧化性及腐蝕性,,不易管控,且反應(yīng)排出的一氧化氮,、二氧化氮均為有毒氣體,,此工藝環(huán)保壓力巨大。工藝過程復(fù)雜,,不利于成本控制,。

 

目前,磷酸鐵鋰的利潤空間正不斷被壓縮,,迫切需要成本低廉的磷酸鐵制備新工藝和新產(chǎn)品,。

新工藝介紹:

1、廢鐵與磷酸制備磷酸鐵      Fe+2H3PO4→FeH2PO42+H2

                             FeH2PO42+氧化劑→FePO4

2,、磷酸鐵與鋰源制備LFP      2FePO4+Li2CO3 +2C→2 LiFePO4+C02+C0

3,、設(shè)備大型化(如大型砂磨機(jī)、大型噴霧干燥,,有助于提高單位產(chǎn)能)

優(yōu)勢:

?  廢鐵來源廣泛,,價格低廉

?  磷酸無強(qiáng)氧化性,無強(qiáng)腐蝕性,,屬于較為安全的酸,,易于管控

?  無有毒有害氣體排放,環(huán)保壓力小

?  工藝流程簡便,,生產(chǎn)成本優(yōu)勢明顯

?  此工藝制備出的LFP成本可控制在2萬元/

納米粒子分散機(jī)VSM系列

新工藝通過改變鐵源制備工藝,,降低環(huán)保壓力,使磷酸鐵生產(chǎn)成本明顯降低,,且制備過程簡單,。以其產(chǎn)品可實現(xiàn)大功率快速充放電、適應(yīng)超低溫惡劣條件,、安全可靠壽命長,、成本相對更低等特點,工藝水平處于國際領(lǐng)先位置。


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