磷酸锂铁电池正极材料生产方法

动力锂电池组配组技术

  磷酸锂铁电池的磷酸铁锂(LiFePO。,简称LFP,也叫锂铁磷)是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,其工作原理和锂离子电池是一样的。

  LiFePO4正确的化学式为LiMPO4(M可以是任何金属,如Fe,Co,Mn,Ti等)。

  其物理结构为橄榄石结构,从结构来看,可以用在锂离子电池的正极材料还有AyMPO4,Li1-xMFePO4,LiFePO4MO等都可以做正极材料。

  其特色是不含贵重元素,原料价格低且磷,铁,锂在地球上的资源含量丰富,供料不会存在很大问题。

  除具有锂电池的共性特点外,还有一些特有的优点,比如其工作电压适中(3.2V),容量大(170mAh/g),高放电功率,可快速充电且循环寿命长(高达2000次),在高温与高热环境乐的稳定性高。

  磷酸锂铁电池正极材料生产方法

  1.碳热还原法

  碳热还原法也是高温固相法中的一种,是比较容易工业化的合成方法,多数以磷酸二氢锂(LiHPO4)、三氧化二铁(Fe2O3)或四氧化三铁、蔗糖为原料,均匀混合后,在高温和鱼气或氮气保护下焙烧,碳将三价铁还原为二价铁,也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。

  优点:解决了在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应,使合成过程更为合理,同时改善了材料的导电性。

  缺点:反应时间相对过长,温度难以控制,产物一致性要求的控制条件更为苛刻,难以适应工业化生产。

  2.水热合成法

  水热合成法属于湿法范畴,它是以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料,在水热条件下直接合成LiFePO4,由于氧气在水热体系中的溶解度很小,水热体系LiFePOA的合成提供了优良的惰性环境。

  优点:水热法可以在液相中制备超微细颗粒,原料可以在分子级混合。具有物相均匀、粉体粒径小以及操作简便等优点,且具有易量产、产品批量稳定性好、原料价廉易得的优点。同时生产过程中不需要惰性气氛。

  缺点:水熟合成法制备的产物结构中常常存在着铁的错位,生成了亚稳态FePO,影响了产物的化学及电化学性能。同时也存在粒径不均匀、物相不纯净、设备投资大(耐高温高压反应器的设计制造难度大,造价也高)或工艺较复杂的缺点。

  3.另外,溶胶一凝胶合成法、液相共沉淀法、微波合成法等也应用在制备LFP原材料上。

  这些工艺都有各自的优缺点,但目前通过改良工艺后,应用比较广泛的还是前3种,美国的A123和加拿大的Phostech公司采用固相法,美国的Valence公司采用碳热还原法,LG化学利用连续水热合成法。

  在材料制备过程中,导电碳包覆是LiFePO2制备过程中的一项关键技术。A123通过在箔体表面预先涂敷一层高品质导电碳层,有效的降低了电池的内阻,提升了外围买球app的大倍率放电能力。

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