Краткое введение в метод приготовления литий-ионного катодного материала, литий-железного фосфата.

Фосфат лития-железа существует в природе в форме литий-железо-фосфатной руды и имеет упорядоченную структуру оливина. Химическая формула фосфата лития-железа: LiMPO4, где литий является положительным одновалентным; центральное металлическое железо положительно двухвалентно; фосфат является трехвалентным отрицательным веществом и часто используется в качестве катодного материала для литиевых батарей. Литий-железо-фосфатные батареи используются в оборудовании для хранения энергии, электроинструментах, легких электромобилях, больших электромобилях, малом оборудовании и мобильной энергии. Среди них фосфат лития-железа для электромобилей новой энергии составляет около 45% от общего количества фосфата лития-железа.

Во-вторых, фосфат лития-железа в качестве катодного материала литиевой батареи.

По сравнению с другими катодными материалами литиевых батарей, фосфат лития-железа со структурой оливина обладает такими преимуществами, как безопасность, защита окружающей среды, низкая стоимость, длительный срок службы и высокотемпературные характеристики, и является одним из наиболее многообещающих катодных материалов для литий-ионных батарей.

Высокая безопасность

Кристалл фосфата лития-железа имеет стабильную связь PO, которую трудно разложить. При перезарядке и высокой температуре не происходит разрушения конструкции, тепловыделения или сильного оксидного образования, а безопасность от перезарядки высока.

Длительный цикл жизни

Свинцово-кислотная батарея имеет срок службы около 300 циклов и срок службы от 1 до 1,5 лет. Количество циклов литий-железо-фосфатной батареи может достигать 2000 и более, а теоретический срок службы может достигать 7-8 лет.

Хорошие температурные характеристики

Пиковая температура фосфата лития-железа может достигать 350-500 ° C, в то время как манганат лития и оксид лития-кобальта составляют всего около 200 ° C.

Защита окружающей среды

Литий-железо-фосфатные батареи обычно считаются не содержащими тяжелых металлов и редких металлов, нетоксичными, экологически чистыми и абсолютно экологичными.

Механизм заряда и разряда фосфата лития-железа в качестве материала положительного электрода отличается от других традиционных материалов. Заряд и разряд, участвующие в электрохимической реакции, представляют собой двухфазный фосфат железа - литий-фосфат железа. Реакция заряда и разряда следующая:

Реакция на зарядку:

Реакция разряда:

При зарядке Li + отделяется от LiFePO4, и Fe2 + теряет один электрон, превращаясь в Fe3 +; при разряде Li + вставляется в фосфат железа, превращаясь в LiFePO4. Изменение Li + происходит на границе раздела LiFePO4 / FePO4, поэтому кривая заряда-разряда очень плоская, а потенциал стабильный, что подходит для электродных материалов.

В-третьих, приготовление фосфата лития-железа

Сырье для получения фосфата лития-железа в изобилии. Вот некоторые распространенные источники лития, железа, углерода и фосфора:

Приготовление порошка фосфата лития-железа в некоторой степени влияет на его характеристики в качестве материала положительного электрода. В настоящее время существует множество методов получения фосфата лития-железа, таких как метод высокотемпературной твердофазной реакции, метод карботермического восстановления и гидротермальный метод, метод пиролиза распылением, метод золь-гель, метод соосаждения и подобные не были увеличены.

Высокотемпературная твердофазная реакция

Метод высокотемпературной твердофазной реакции является наиболее зрелым и широко используемым методом получения фосфата лития-железа. Источник железа, источник лития и источник фосфора однородно смешиваются и сушатся в стехиометрическом соотношении, а затем спекаются в инертной атмосфере в течение 5-10 часов при более низкой температуре (от 300 до 350 ° C) для первоначального разложения сырья. а затем при высокой температуре (фосфат лития-железа оливинового типа получают путем спекания при 600 ~ 800 ° C в течение 10-20 часов.

Высокотемпературный твердофазный синтез фосфата лития-железа прост в процессе и его легко контролировать. Недостатки заключаются в том, что размер кристаллов большой, размер частиц трудно контролировать, распределение неравномерное, морфология нерегулярная и характеристики увеличения продукта неудовлетворительны.

2. Карботермический метод восстановления.

Метод карботермического восстановления заключается в добавлении источника углерода (крахмала, сахарозы и т. Д.) В качестве восстанавливающего агента при смешивании сырья и обычно используется вместе с методом высокотемпературной твердой фазы. Источник углерода может восстанавливать Fe3 + до Fe2 + при высокотемпературном прокаливании, тем самым избегая Fe2 + во время реакции. Превращение в Fe3 + делает процесс синтеза более разумным, но время реакции относительно велико, а контроль условий более строгий.

3. Пиролиз распылением

Пиролиз распылением является эффективным средством получения порошка фосфата лития-железа, имеющего однородный размер частиц и правильную форму. Предшественник распыляется в реактор при температуре от 450 до 650 ° C с газом-носителем, и фосфат лития-железа получается после высокотемпературной реакции. Предшественник, полученный пиролизом распылением, имеет высокую сферичность и однородный гранулометрический состав. После высокотемпературной реакции получают сферический фосфат лития-железа. Сфероидизация фосфата лития-железа способствует увеличению удельной площади поверхности материала и увеличению удельной объемной энергии материала.

4. Гидротермальный метод.

Гидротермальный метод относится к методу жидкофазного синтеза, что означает, что вода используется в качестве растворителя в герметичном сосуде под давлением, а химическая реакция осуществляется в условиях высокой температуры и высокого давления с помощью сырья и нанопрекурсора. получают после промывки и сушки фильтрованием и, наконец, прокаливания при высокой температуре. После этого можно получить фосфат лития-железа. Гидротермальное приготовление фосфата лития-железа имеет преимущества легкого контроля формы кристаллов и размера частиц, однородной фазы, небольшого размера частиц и простого процесса, но требует оборудования для высоких температур и высокого давления, высокой стоимости и сложного процесса.

В дополнение к вышеупомянутым методам существуют различные методы, такие как метод соосаждения, золь-гель метод, метод окисления-восстановления, метод сушки эмульгированием и метод микроволнового спекания.

В-четвертых, резюме

Хотя фосфат лития-железа получают разными способами, большинство из них находится на стадии лабораторных исследований, за исключением промышленного применения высокотемпературной твердофазной реакции. С углублением исследований в области получения и модификации фосфата лития-железа, скорость индустриализации фосфата лития-железа в качестве материала положительного электрода будет продолжать расти. Чтобы узнать больше о последних разработках в области производства литий-железо-фосфатного катодного материала, литий-железо-фосфата, зарегистрируйтесь на Симпозиум по технологии подготовки и испытания гранулированных материалов в 2017 году, который состоится 16-17 октября. Тогда профессор Гуоронг Ху из Центрального Южного Университета поделится с вами отчетом о прогрессе в индустриализации литий-железо-фосфатного катодного материала литий-железо-фосфат.

Директор Института легких металлов и промышленной электрохимии Школы металлургии и окружающей среды Центрального Южного университета, заместитель директора Центра инженерных исследований перспективных аккумуляторных материалов Министерства образования, директор Китайской ассоциации химической и физической энергетики, директор Китайской ассоциации литиевых батарей , Редактор журнала International Power Supply, Редакционная коллегия литиевых батарей.

Он в основном занимается исследованиями в области теории и применения электрохимии, энергетических материалов и т. Д. И добился выдающихся достижений в исследованиях, разработках и индустриализации катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Он руководил и участвовал в более чем 20 национальных, провинциальных и министерских исследовательских проектах, включая один из крупных проектов индустриализации Национальной комиссии по развитию и реформе, один из 863 проектов Министерства науки и технологий и один. проектов национального плана поддержки науки и технологий, Национальной программы «Факел» и ряда ключевых научно-технических проектов в провинции Хунань. Компания добилась выдающихся результатов в индустриализации катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов и успешно реализовала индустриализацию кобальтата лития, манганата лития и фосфата лития-железа.

Семинар по технологии подготовки и испытаний энергетических сыпучих материалов 2017 г.

Конференция призвана предоставить коммуникационную платформу для отечественных и зарубежных ученых и профессионалов отрасли для исследования применений материалов с энергетическими частицами, укрепления обмена отраслевой информацией и внесения вклада в прорыв в области литиевых батарей, конденсаторов, топливных элементов и аккумуляторных батарей для электромобилей.

Организатор: Комитет по энергетическим гранулированным материалам Китайского общества частиц, China Powder Network

Соорганизатор: Nuremberg Exhibition (Shanghai) Co., Ltd.

Спонсор: Hosokawa Mikron (Шанхай) Powder Machinery Co., Ltd., Dandong Baite Instrument Co., Ltd., Jiangsu Miyou Powder New Equipment Manufacturing Co., Ltd.

Вспомогательные подразделения: Институт технологии материалов и инженерии Нинбо Китайской академии наук, Институт технологического проектирования Китайской академии наук, Университет Цинхуа, Институт физики Китайской академии наук, Далянский институт химической физики Китайской академии наук, Китай Ассоциация производителей аккумуляторов, Китайский союз производителей суперконденсаторов, Dongguan Yifu Machinery Technology Co., Ltd., Shijiazhuang Rijia Powder Equipment Technology Co., Ltd., Jiangsu Gaozhun Intelligent Equipment Co., Ltd., Linyi County Chasing Electromechanical Equipment Co., Ltd. ., Гуанчжоу Zhongzhuo Intelligent Equipment Co., Ltd., Shenzhen Boyi Chemical Machinery Co., Ltd., Malvern Instrument Co., Ltd., Xinxiang Haomai Machinery Equipment Co., Ltd., Jiangsu Qianjin Furnace Equipment Co., Ltd.

Основные моменты встречи

Выделение 1: Политическая интерпретация энергетических гранул;

Выделение 2: С точки зрения подготовки частиц изучить преимущества и недостатки основных энергетических материалов, таких как литиевые батареи, натриевые батареи, суперконденсаторы и топливные элементы;

Выделение 3: изучение новых технологий частиц энергии (таких как графен, углеродные нанотрубки, аноды тройных литиевых батарей, электроды ионно-натриевых батарей, металлический литий) и их применение в индустрии хранения и преобразования энергии;

Тема 4: Обмен новейшими технологическими достижениями в области производства топливных гранул и лидерами отрасли;

Выделение 5: Выставка и конференция, материалы для литиевых батарей, оборудование для производства суперконденсаторов, технология тестирования и универсальный дисплей приложений.

Выделите 6: стыковка проекта. Ряд отечественных литиевых батарей, производители материалов для литиевых батарей, новые лидеры проектов в области сырья, оборудования, консалтинг по закупке оборудования.

Страница содержит содержимое машинного перевода.