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化工原料常见问题

磷酸铁锂工艺路线

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磷酸铁锂主流制备工艺路线

目前磷酸铁锂正极材料主流制备工艺可分为固相法和液相法两大路线。固相法主要有碳热还原法、高温固相法等;液相法主要有水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。

固相法和液相法在工业生产中均有应用,各有优劣。总体来说,固相法工艺相对简单,技术成熟,可大规模生产,但存在技术壁垒较低、产品均一性较差、产物电化学性能偏低等缺点。固相法是目前最成熟也是应用最广的磷酸铁锂合成方法,占磷酸铁锂产量的70%以上。固相法中,应用最多的是碳热还原法,目前90%以上的固相法生产企业采用碳热还原法,另有少数企业采用高温固相法。碳热还原法的优点包括:(1)以三价铁为铁源,原料廉价易得;(2)工艺和设备简单;(3)引入葡萄糖为还原剂,可以在磷酸铁锂颗粒表面形成多孔碳膜,强化导电的同时防止颗粒聚集长大。高温固相法最大的优势是产品的压实密度可以更高,但由于生产过程中使用乙醇,存在一定的安全风险。

液相法工艺难度较大,目前仅有德方纳米与北大先行实现了工业量产。德方纳米开发的具有自主知识产权的自热蒸发纳米合成磷酸铁锂技术结合了不同液相法的工艺特点,首先在温和条件下反应得到纳米磷酸铁锂颗粒,之后在高温条件下对其焙烧并进行碳包覆,该工艺得到的纳米磷酸铁锂,颗粒尺寸小,产品均一性好。北大先行采用的则是传统液相法,生产品质较好,工艺复杂。

磷酸铁锂工艺流程.png

磷酸铁锂(LiFePO4)是一种常见的锂离子电池正极材料,以下是磷酸铁锂的制备工艺的一般步骤:


1. 原料准备:准备锂源、磷酸盐和铁源作为反应的原料。常见的锂源包括碳酸锂或氢氧化锂,磷酸盐可以是磷酸氢二铵或磷酸二氢钾,铁源常用硝酸铁或硫酸铁。


2. 混合反应:将锂源、磷酸盐和铁源按一定的摩尔比例混合,并加入适量的溶剂和表面活性剂。通常会选择有机溶剂(如甲醇、乙醇)或水作为反应介质。


3. 反应热处理:将混合反应液转移到反应釜中,在一定的温度和时间条件下进行热处理。温度和时间可以根据具体的工艺要求进行调整。


4. 滤洗和干燥:将反应产物用适当的溶剂反复滤洗,去除未反应的物质和杂质。然后将洗涤后的产物进行干燥,通常通过真空干燥或加热干燥等方法。


5. 粉碎和成型:将干燥后的产物进行粉碎处理,将颗粒大小控制在一定的范围内。然后将粉碎后的磷酸铁锂粉末进行成型,可以选择压制成片状或颗粒状。


6. 烧结和活化:将成型后的磷酸铁锂样品进行烧结处理,提高其结晶度和电化学性能。烧结温度和时间也需要根据具体的要求进行控制。


7. 电池组装:最后,将烧结后的磷酸铁锂作为正极材料,与其他电池组件(如负极、电解液等)一起组装成锂离子电池。


需要注意的是,磷酸铁锂的制备工艺可以根据不同的生产厂家和工艺要求有所差异,上述步骤仅为一般参考。具体的制备工艺还需要根据实


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