Производство литий-железо-фосфатных батарей, процесс производства литий-железо-фосфатных батарей.

Введение фосфата железа лития

Литий-ионный аккумулятор как высокоэффективный вторичный зеленый аккумулятор, он имеет преимущества Gaodianya, высокую плотность энергии (включая объемную энергию, энергию отношения масс), низкий уровень саморазряда, широкий диапазон рабочих температур, длительный срок службы, защиту окружающей среды, отсутствие эффекта памяти, а также сильноточная зарядка и разрядка. Улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов во многом зависит от улучшения материалов электродов, особенно положительных. В настоящее время наиболее изученными положительными материалами являются LiCoO2, LiNiO2 и LiMn2O4. Однако из-за токсичности кобальта и ограниченных ресурсов, сложности получения литий-никелевой кислоты, плохих циклических свойств и высокотемпературных свойств литий-марганцевой кислоты и других факторов они ограничены. Их применение и развитие. Поэтому разработка новых высокоэнергетических и дешевых катодных материалов очень важна для разработки литий-ионных батарей.

В 1997 году Padhi et al. Сообщается, что фосфат лития-железа (LiFePO4) со структурой оливина может обратимо инкрустировать литий и обладает такими характеристиками, как высокая емкость, хорошие циклические характеристики, стабильные электрохимические характеристики и низкая цена. Это предпочтительное поколение зеленых положительных материалов, особенно в качестве материала для мощных литий-ионных аккумуляторов. Открытие фосфата лития-железа привлекло внимание многих исследователей в области электрохимии в стране и за рубежом. В последние годы, с расширением применения литиевых батарей, все больше и больше исследований проводится на LiFePO4.

Структура фосфата железа лития

Литий-фосфат железа (LiFePO4) имеет оливиновую структуру и представляет собой слегка искаженное гексагональное плотное скопление. Его пространственная группа относится к типу Pmnb, а кристаллическая структура показана на рисунке 2.1.

Подробный производственный процесс фосфата лития-железа

LiFePO4 состоит из октаэдра FeO6 и тетраэдра PO4, образующих космический каркас. P занимает положение тетраэдра, в то время как Fe и Li заполнены октаэдрической щелью, где Fe занимает октаэдрическую позицию соугольной формы, а Li занимает компланарную октаэдрическую позицию. Октаэдр решетки FeO6 является общим для двух октаэдров FeO6 и одного тетраэдра PO4, а тетраэдр PO4 является общим для одного октаэдра FeO6 и двух октаэдров LiO6. Из-за близкого расположения почти гексагональных накопленных атомов кислорода ионы лития можно рассматривать только в двумерной плоскости и, следовательно, имеют относительно высокую теоретическую плотность (3,6 г / см3). В этой структуре напряжение Fe2 + / Fe3 + относительно металлического лития составляет 3,4 В, а теоретическая удельная емкость материала составляет 170 мА · ч / г. В материале образуется прочная ковалентная связь ПОМ, которая в значительной степени стабилизирует кристаллическую структуру материала, что приводит к высокой термической стабильности материала.

Wang et al. сделал подробный анализ электрохимических свойств LiFePO4. На рис. 2.2 представлена вольтамперометрия LiFePO4 при циклической нагрузке, формирующая два пика на CV-диаграмме, при этом Li + удаляется из структуры LixFePO4 во время сканирования анода. Пик окисления формируется при 3,52 В; Когда Li + встроен в структуру LixFePO4 при сканировании от 4,0 до 3,0, соответствующий пик восстановления формируется при 3,32 В; Пик окислительно-восстановительного потенциала на кривой CV показывает, что на электроде LiFePO4 происходит обратимое сокращение иона лития.

Свойства фосфата железа лития

1) Высокая плотность энергии

Его теоретическая удельная емкость составляет 170 мАч / г, а фактическая удельная емкость продукта может превышать 140 мАч / г (0,2 C, 25 ° C);

2) Безопасность

В настоящее время это самый безопасный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов; Не содержит элементов тяжелых металлов, вредных для человеческого организма;

3) длительный срок службы

При 100% -ном разряде вы можете заряжать и разряжать более 2000 раз; (Причина: стабильность решетки фосфата лития-железа хорошая, а внедрение и дезактивация ионов лития мало влияет на решетку, поэтому она имеет хорошую обратимость. Недостаток заключается в том, что ионная проводимость электрода низкая, и это не подходит для зарядки и разрядки большим током, и он заблокирован в приложении. Решение: Поверхность электрода покрыта проводящими материалами и легирована для модификации электрода.))

Срок службы литий-железо-фосфатной батареи тесно связан с ее рабочей температурой, и ее низкая или высокая рабочая температура имеет большой отрицательный потенциал в процессе зарядки и разрядки, а также в процессе использования. Литий-железо-фосфатные батареи, особенно используемые в электромобилях на севере Китая, не могут нормально обеспечивать электроэнергию, или их энергоснабжение осенью и зимой слишком низкое, а температуру рабочей среды необходимо регулировать для поддержания их производительности. В настоящее время необходимо рассмотреть проблему нехватки места для решения температурной среды литий-железо-фосфатных батарей. Более распространенное решение - использовать войлок из аэрогеля в качестве теплоизоляционного слоя.

4) Производительность зарядки

Литиевые батареи из материалов положительного электрода из фосфата лития-железа можно заряжать с высокой скоростью, а батарею можно заряжать в течение 1 часа как можно скорее.

Подробный производственный процесс фосфата лития-железа

Процесс производства фосфата лития-железа

1, удаление воды сушки фосфата железа

(1) Процесс сушки в духовке: ящик из нержавеющей стали, полный фосфата железа, помещенный в духовку, отрегулируйте температуру духовки 220 ±

20 ° C, высыхание 6-10 часов. Вне следующего процесса конвертерного спекания.

(2) Процесс спекания конвертера: нагрев конвертера и пропускание азота для удовлетворения требований, подача (из пекарной камеры верхнего процесса)

Материал), температура регулирования 540 ± 20 ° C, спекание 8-12 часов.

2, процесс смешивания шлифовальной машины

При нормальном производстве одновременно запускаются два шлифовальных станка. Два устройства имеют одинаковый материал и одинаковые операции (одно также может работать отдельно во время ввода в эксплуатацию). Порядок действий следующий:

(1) Измельчение карбоната лития: взвешивание карбоната лития 13 кг, сахарозы 12 кг, чистой воды 50 кг, смешанное измельчение 1-2 часа. Пауза.

(2) Смешанное измельчение: добавьте 50 кг фосфата железа, 25 кг чистой воды, смешанное измельчение от 1 до 3 часов. Остановитесь, загрузите в диспергирующую машину. Гранулярность выборки.

(3) Очистка: вес 100 кг чистой воды, от 3 до 5 очисток измельчителя, лосьон, все перенесено в диспергирующую машину.

3, процесс диспергирования материала диспергированной машины

(1) Перенесите около 500 кг материалов (включая материалы из чистящего измельчителя), смешанных с двумя или двумя измельчителями (или одним измельчителем, смешанным дважды), в диспергатор, добавьте 100 кг чистой воды, отрегулируйте скорость перемешивания и полностью перемешайте и диспергируйте в течение 1 -2 часа. Дождитесь закачки в оборудование для распылительной сушки.

4, процесс сушки распылением

(1) Отрегулируйте температуру на входе в оборудование для распылительной сушки на 220 ± 20 ° C, на выходе на 110 ± 10 ° C и скорость подачи на 80 кг / час. Затем начинается распылительная сушка сырья для получения сушильного материала.

(2) Содержание твердого вещества может быть отрегулировано до 15% ~ 30% в зависимости от размера распыляемой частицы.

5, гидравлический пресс материал для упаковки материала регулировка давления гидравлического пресса 150 тонн и 175 тонн, в пресс-форме загружаются распылительные сухие материалы, удерживая давление в течение определенного периода времени, уплотненные в блок. Загрузите запеканку в выдвижную печь. В то же время несколько групп объемных образцов помещаются для сравнения со сжатыми материалами.

6, спекание печи с толкающей пластиной, первое нагревание, пропускание азота, достижение требований к атмосфере 100 ppm или меньше, толкание гроба в печь с толкающей пластиной, в соответствии с разделом нагрева 300-550 ° C, 4-6 часов; Участок постоянной температуры 750 ° C 8-10 часов; Секция охлаждения осуществляется 6-8 часов.

7, давление ролика сверхтонкое измельчение

Материалы из печи с толкателем вводятся на сверхтонкое измельчение, скорость вращения регулируется, а измельчение под давлением валков отправляется на сверхтонкое измельчение для измельчения. Гранулярность теста для каждой партии.

8, скрининг, упаковка

Просеивание и упаковка шлифовальных материалов. 5 кг, 25 кг, две характеристики.

9, осмотр, хранение

Осмотр продукта, внесение ярлыка в библиотеку. Включая название продукта, инспектора, партию материала, дату.

Страница содержит содержимое машинного перевода.