リン酸鉄リチウムカソード材料の調製プロセス

従来の鉛蓄電池と比較して、リン酸鉄リチウムはエネルギー密度が高く、理論上の比容量は170 mah / g、鉛蓄電池は40mah/gです。安全性が高く、現在リチウムイオン電池用の最も安全な陰極材料であり、有害な金属元素を含んでいません。 DODが100％未満の長寿命では、2000回以上の充電と放電が可能です。優れた充電性能、低価格、環境保護。

リチウムイオン電池は、高性能の二次グリーン電池として、高電圧、高エネルギー密度（体積エネルギー、質量比エネルギーを含む）、低い自己放電率、広い動作温度範囲、長いサイクル寿命、環境保護を備えています。メモリ効果がなく、大電流で充電および放電できるという利点があります。

リチウムイオン電池の性能の向上は、主に電極材料、特にカソード材料の性能の向上によって決まります。

現在、最も広く研究されているカソード材料は、licoo2、linio2、limn2o4などです。しかし、コバルトの毒性と限られた資源のために、ニッケル酸リチウムの調製は困難であり、マンガン酸リチウムのサイクル性能と高温性能は劣っています。それらのアプリケーションと開発を制限します。

したがって、リチウムイオン電池の開発には、新しい高エネルギーで安価なカソード材料の開発が不可欠です。

リン酸鉄リチウムの性能

（1）高エネルギー密度：

その理論上の比容量は170mah/ gであり、製品の実際の比容量は140 mah / g（0.2C、25°C）を超える可能性があります。

（2）セキュリティ：

これは、現在リチウムイオン電池にとって最も安全なカソード材料です。人体に有害な重金属元素は含まれていません。

（3）長寿命：

100％DODの条件下では、2000回以上の充電と放電が可能です。理由：リン酸鉄リチウムは格子安定性が良く、リチウムイオンの挿入と抽出は格子にほとんど影響を与えないため、可逆性が良好です。欠点は、電極のイオン伝導性が低く、大電流の充放電に適さず、使用が妨げられることです。解決策：電極表面は導電性材料でコーティングされており、ドーピングを使用して電極を修飾します。

リン酸鉄リチウム電池の耐用年数は、その使用温度と密接に関係しています。使用温度が低すぎたり高すぎたりすると、充電および放電プロセスと使用プロセスに大きな隠れた危険が生じます。特に中国北部での電気自動車の使用では、秋冬にリン酸鉄リチウム電池が正常に電力を供給できないか、電力供給が低すぎるため、性能を維持するために作業環境の温度を調整する必要があります。現在、リン酸鉄リチウム電池の恒温作業環境に対する国内の解決策は、スペースの制限を考慮する必要があります。より一般的な解決策は、断熱層としてエアロゲルフェルトを使用することです。

（4）充電性能：リン酸鉄リチウムカソード材料を使用したリチウム電池は高速充電が可能で、最速で1時間以内に完全充電が可能です。

リン酸鉄リチウムの製造工程

1.水を除去するためのリン酸鉄乾燥

まず材料の重さを量り、脱イオン水を加え、混合タンクで完全に混合して攪拌します。成分は主にリン酸鉄、炭酸リチウムなどの材料です。炭酸リチウムは言うまでもなく、それは私たちの主なリチウム源です。化学式Li2CO3の無機化合物です。密度2.11g/cm3、融点723℃の無色単斜晶または白色粉末です。酸、水にわずかに溶ける、熱湯より冷水に溶ける、アルコールとアセトンに溶けない。そして、私たちのリンと鉄は主にリン酸鉄、別名高リン酸鉄、オルトリン酸鉄に由来し、分子式はfepo4であり、白色のオフホワイトの単結晶結晶粉末であり、モル質量：150.82、硫酸に可溶、他の酸、水、酢酸、アルコールに不溶。

（1）乾燥室での乾燥工程：ステンレス鋼サガーに生のリン酸鉄を充填して乾燥室に置き、乾燥室の温度を220±に調整します。

20°Cで6〜10時間乾燥させます。材料は排出され、ロータリーキルンで焼結される次のプロセスに移されます。

（2）回転炉焼結プロセス：回転炉を加熱し、要件を満たすために窒素を通過させた後、（前のプロセスの乾燥室からの）供給物を供給します。

材料）、温度を540±20℃に調整し、8〜12時間焼結します。

2.グラインダー混合プロセス

通常の生産では、XNUMXつのグラインダーが同時に稼働し、XNUMXつの機器の特定の供給と操作は同じです（デバッグ中にXNUMXつを単独で実行できます）。手順は次のとおりです。

（1）炭酸リチウムの粉砕：炭酸リチウム13Kg、ショ糖12Kg、純水50Kgを秤量し、1〜2時間混合して粉砕する。一時停止。

（2）混合・粉砕：上記混合液にリン酸鉄50Kgと純水25Kgを加え、1〜3時間混合・粉砕します。機械を停止し、材料を分散機に移します。粒子サイズを測定するためのサンプリング。

（3）洗浄：純水の100Kgを量り、グラインダーを3〜5回洗浄し、すべてのローションを分散機に移します。

3.分散機の材料分散プロセス

2.2 500つのグラインダーで混合した（または100つのグラインダーで1回混合した）約2Kgの材料（グラインダーを洗浄するための材料を含む）を一緒に分散機に移し、XNUMXKgの純水を加え、攪拌速度を調整し、完全に攪拌して分散させますXNUMX -XNUMX時間、噴霧乾燥装置にポンプで送られるのを待ちます。

4.噴霧乾燥プロセス

混合ゴムは圧力により噴霧され、噴霧乾燥機を通過した後、所望の粒子になります。噴霧乾燥機は、乾燥と造粒を同時に完了することができる装置です。プロセス要件に応じて、液体ポンプの圧力、流量、およびノズル穴のサイズを調整して、特定のサイズ比で必要な球状粒子を得ることができます。

動作原理は、空気がろ過されて加熱された後、乾燥機の上部にある空気分配器に入り、熱風がらせん状に均等に乾燥室に入るというものです。供給液は塔体上部の高速遠心噴霧器を通過し、非常に微細なミスト状の液滴に噴霧（回転）され、短時間で乾燥して完成品になります。 -熱風との現在の接触。完成品は乾燥塔底部とサイクロン分離器から連続的に排出され、誘導ドラフトファンにより排気ガスが排出されます。

（1）噴霧乾燥装置の入口温度を220±20°C、出口温度を110±10°C、供給速度を80Kg/hrに調整します。次に、供給と噴霧乾燥を開始して、乾燥した材料を取得します。

（2）固形分は、スプレーの粒度に応じて15％〜30％に調整できます。

油圧プレス材料ブリケットブロックチャージ油圧プレスの圧力をそれぞれ150トンと175トンに調整し、噴霧乾燥した材料を金型にロードし、一定時間圧力を維持して、ブロックに圧縮します。サガーに入れ、プッシュプレート炉に移します。同時に、圧縮された材料と比較するために、バルクサンプルのいくつかのセットが入れられました。

5、プッシュプレート炉焼結

リチウム電池ローラー炉を使用して乾燥した材料を焼結する、市場に出回っている高度なローラー炉は、高度な赤外線技術と高度な炉材料を採用しており、機器の熱効率を向上させます。高度な温度制御技術を採用し、温度制御を確実にします。正確さ; 成熟した炉本体設計技術を使用して、炉の温度の均一性を確保します。科学的かつ合理的な伝達メカニズムを使用して、プッシュプレートのスムーズで安定した操作を保証します。最初に温度を上げ、窒素ガスを100ppm未満の雰囲気要件に通し、匣鉢をプッシュプレート炉に押し込み、加熱セクションを300〜550°Cで4〜6時間押します。 750°Cで8-10時間の恒温セクション; そして冷却セクションは6-8時間。、放電。

6.圧延超微粉砕

焼結材料は、ジェットミル装置を使用して粉砕されます。ジェットミルの動作原理：圧縮空気は、ラバールノズルを介して超音速気流に加速され、次に破砕領域に注入されて材料を流動化します（気流は膨張し、流動床懸濁液の形で互いに衝突します。沸騰）、したがって、各粒子は同じ粒子サイズを持ちます。動きの状態。破砕ゾーンでは、加速された粒子がノズルの交差点で衝突して互いに破砕します。粉砕物は上向きの空気流により分類エリアに運ばれ、粒度要件を満たす微粉末は水平に配置された分類チャネルによって選別され、粒度要件を満たさない粗粉末は粉砕を継続するための粉砕エリア。認定された微粉末は、収集される空気の流れとともに高効率サイクロン分離器に入り、集塵機によってダストを含んだガスがろ過および精製されてから、大気中に放出されます。

7.混合グレーディング

粉砕したリン酸鉄リチウム粉末を混合した後、粒度で分類します。必要に応じて、大きすぎる粒子は再分類されます。粉末混合装置は、製薬業界でよく使用されます。一般的な混合装置には、二重らせんコーンミキサー、水平無重力ミキサー、および水平コールターミキサーが含まれます。次に、粉砕された材料はふるいにかけられ、包装されます。 5Kg、25KgのXNUMXつの仕様。

8.ベーキング

資格のあるリン酸鉄リチウム粉末を焼いて水分を取り除きます。一般的に、ダブルコーンドライヤーが使用されます。動作原理は次のとおりです。ダブルコーンドライヤーはダブルコーンロータリータンクです。タンクの真空状態では、蒸気または温水がジャケットに送られ、加熱され、熱はタンクの内壁を介して湿った材料に接触します。湿った材料が熱を吸収した後に蒸発した水蒸気は、真空ポンプによって真空排気管を通してポンプで排出されます。タンク本体が真空状態であり、タンク本体の回転により材料が常に上下左右に回転するため、材料の乾燥速度が速くなり、乾燥効率が向上し、目的均一な乾燥が実現します。

9.検査と保管

乾燥後、粉末のテストと認定が行われ、完成品の包装機器が使用されます。製品の検査、ラベリング、保管。含む：製品名、検査官、材料バッチ、日付。