Herstellung von Lithiumeisenphosphatbatterien, Herstellungsverfahren von Lithiumeisenphosphat

Einführung von Lithiumeisenphosphat

Lithium-Ionen-Batterie als leistungsstarke sekundäre grüne Batterie. Sie bietet die Vorteile von Gaodianya, hohe Energiedichte (einschließlich Volumenenergie, Massenverhältnis-Energie), niedrige Selbstentladungsrate, großen Betriebstemperaturbereich, lange Lebensdauer, Umweltschutz, Kein Memory-Effekt und Laden und Entladen mit hohem Strom. Die Verbesserung der Leistung von lithium-ionen-batterien hängt weitgehend von der Verbesserung der Elektrodenmaterialien ab, insbesondere der positiven. Derzeit sind LiCoO2, LiNiO2 und LiMn2O4 die am häufigsten untersuchten positiven Materialien. Aufgrund der Toxizität von Kobalt und begrenzter Ressourcen, der Schwierigkeit bei der Herstellung von Lithiumnickelsäure, der schlechten zyklischen Eigenschaften und der Hochtemperatureigenschaften von Lithiummangansäure und anderer Faktoren sind sie jedoch eingeschränkt. Ihre Anwendung und Entwicklung. Daher ist die Entwicklung neuer energiereicher und billiger Kathodenmaterialien für die Entwicklung von Lithiumionenbatterien sehr wichtig.

Im Jahr 1997 haben Padhi et al. berichteten, dass Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) mit Olivinstruktur Lithium reversibel einlegen kann und die Eigenschaften einer hohen Kapazität, einer guten zyklischen Leistung, einer stabilen elektrochemischen Leistung und eines niedrigen Preises aufweist. Es ist die bevorzugte Generation von grün positiven Materialien, insbesondere als leistungsstarkes Lithium-Ionen-Batteriematerial. Die Entdeckung von Lithiumeisenphosphat hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf dem Gebiet der Elektrochemie im In- und Ausland auf sich gezogen. In den letzten Jahren wurde mit der zunehmenden Verwendung von Lithiumbatterien immer mehr an LiFePO4 geforscht.

Struktur von Lithiumeisenphosphat

Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) hat eine Olivinstruktur und ist eine leicht verzerrte hexagonal dichte Anreicherung. Seine Raumgruppe ist vom Pmnb-Typ und die Kristallstruktur ist in Abbildung 2.1 dargestellt.

Detaillierter Herstellungsprozess von Lithiumeisenphosphat

LiFePO4 besteht aus FeO6-Oktaeder und PO4-Tetraeder, um ein Raumgerüst zu bilden. P nimmt eine Tetraederposition ein, während Fe und Li in eine oktaedrische Lücke gefüllt sind, wobei Fe eine koanguläre oktaedrische Position einnimmt und Li eine koplanare oktaedrische Position einnimmt. Ein FeO6-Oktaeder des Gitters ist zwei FeO6-Oktaedern und einem PO4-Tetraeder gemeinsam, während das PO4-Tetraeder einem FeO6-Oktaeder und zwei LiO6-Oktaedern gemeinsam ist. Aufgrund der engen Anordnung nahezu hexagonal akkumulierter Sauerstoffatome können Lithiumionen nur in einer zweidimensionalen Ebene eingebettet werden und haben daher eine relativ hohe theoretische Dichte (3,6 g / cm3). In dieser Struktur beträgt die Spannung von Fe2 + / Fe3 + relativ zu metallischem Lithium 3,4 V und die theoretische spezifische Kapazität des Materials beträgt 170 mA · h / g. Im Material bildet sich eine starke kovalente POM-Bindung, die die Kristallstruktur des Materials stark stabilisiert, was zu einer hohen thermischen Stabilität des Materials führt.

Wang et al. führten eine detaillierte Analyse der elektrochemischen Eigenschaften von LiFePO4 durch. Abbildung 2.2 zeigt die zyklische Lastvoltammetrie von LiFePO4, die im CV-Diagramm zwei Peaks bildet, und Li + wird während des Anodenscannens aus der LixFePO4-Struktur entfernt. Der Oxidationspeak wird bei 3,52 V gebildet; Wenn Li + beim Scannen von 4,0 auf 3,0 in die LixFePO4-Struktur eingebettet ist, wird der entsprechende Reduktionspeak bei 3,32 V gebildet; Der Redox-Peak in der CV-Kurve zeigt, dass an der LiFePO4-Elektrode eine reversible Lithiumionenverkürzung auftritt.

Eigenschaften von Lithiumeisenphosphat

1) Hohe Energiedichte

Seine theoretische spezifische Kapazität beträgt 170 mAh / g, und die tatsächliche spezifische Kapazität des Produkts kann 140 mAh / g (0,2 ° C, 25 ° C) überschreiten.

2) Sicherheit

Es ist derzeit das sicherste Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial. Enthält keine Schwermetallelemente, die für den menschlichen Körper schädlich sind.

3) Lange Lebensdauer

Unter 100% DOD-Bedingungen können Sie mehr als 2.000 Mal laden und entladen. (Grund: Die Stabilität des Lithiumeisenphosphatgitters ist gut, und das Einbetten und Deaktivieren von Lithiumionen hat wenig Einfluss auf das Gitter, so dass es eine gute Reversibilität aufweist. Der Mangel besteht darin, dass die Leitfähigkeit der Elektrodenionen schlecht ist und nicht Geeignet zum Laden und Entladen mit großem Strom und in der Anwendung blockiert. Lösung: Die Elektrodenoberfläche ist mit leitfähigen Materialien beschichtet und zur Elektrodenmodifikation dotiert.))

Die Lebensdauer der Lithiumeisenphosphatbatterie hängt eng mit ihrer Betriebstemperatur zusammen, und ihre niedrige oder hohe Betriebstemperatur hat ein großes negatives Potenzial für den Lade- und Entladevorgang sowie den Verwendungsprozess. Insbesondere in Elektrofahrzeugen in Nordchina werden Lithiumeisenphosphatbatterien nicht normal mit Strom versorgt oder ihre Stromversorgung ist im Herbst und Winter zu niedrig, und die Temperatur ihrer Arbeitsumgebung muss angepasst werden, um ihre Leistung aufrechtzuerhalten. Gegenwärtig ist es notwendig, das Platzbeschränkungsproblem zu berücksichtigen, um die Temperaturumgebung von Lithiumeisenphosphatbatterien zu lösen. Die üblichere Lösung ist die Verwendung von Aerogelfilz als Wärmedämmschicht.

4) Ladeleistung

Lithiumbatterien aus Lithiumeisenphosphat-positiven Elektrodenmaterialien können mit hoher Geschwindigkeit aufgeladen werden, und die Batterie kann so schnell wie möglich innerhalb von 1 Stunde gefüllt werden.

Detaillierter Herstellungsprozess von Lithiumeisenphosphat

Herstellungsverfahren für Lithiumeisenphosphat

1, Entfernung von Eisenphosphat-Trocknungswasser

(1) Ofentrocknungsprozess: Edelstahlbox voller Rohstoffe Eisenphosphat in den Ofen geben, Ofentemperatur 220 ± einstellen

20 ° C, 6-10 Stunden trocken. Aus dem nächsten Prozess zum Konvertersintern.

(2) Der Sinterprozess des Konverters: das Aufheizen des Konverters und das Weiterleiten von Stickstoff, um die Anforderungen zu erfüllen, die Beschickung (aus dem Backraum des oberen Prozesses)

Material), Regulierungstemperatur 540 ± 20 ° C, Sintern 8-12 Stunden.

2, Mischprozess der Schleifmaschine

Während der normalen Produktion werden zwei Schleifmaschinen gleichzeitig in Betrieb genommen. Die beiden Geräte haben das gleiche Material und den gleichen Betrieb (man kann auch bei der Inbetriebnahme separat laufen). Die Verfahren sind wie folgt:

(1) Mahlen von Lithiumcarbonat: Wiegen von Lithiumcarbonat 13 kg, Saccharose 12 kg, reinem Wasser 50 kg, gemischtes Mahlen 1-2 Stunden. Pause.

(2) Mischmahlen: Eisenphosphat 50 kg, reines Wasser 25 kg, Mischmahlen 1 bis 3 Stunden zugeben. Anhalten, in die Dispergiermaschine einführen. Stichprobengranularität.

(3) Reinigung: 100 kg reines Wasser wiegen, 3- bis 5-fache Reinigungsmühle, Lotion alle in die Dispersionsmaschine überführt.

3, dispergiertes Maschinenmaterial-Dispersionsverfahren

(1) Übertragen Sie etwa 500 kg Material (einschließlich Materialien aus der Reinigungsmühle), gemischt mit zwei oder zwei Mühlen (oder einer Mühle, die zweimal gemischt wurde), in die Dispergiermaschine, geben Sie 100 kg reines Wasser hinzu, stellen Sie die Rührgeschwindigkeit ein und rühren und dispergieren Sie vollständig für 1 -2 Stunden. Warten Sie, bis das Sprühtrocknungsgerät eingepumpt ist.

4, Sprühtrocknungsprozess

(1) Stellen Sie die Einlasstemperatur des Sprühtrocknungsgeräts auf 220 ± 20 ° C, die Auslasstemperatur auf 110 ± 10 ° C und die Vorschubgeschwindigkeit auf 80 kg / h ein. Dann beginnt die Sprühtrocknung des Futters, das Trocknungsmaterial zu ergeben.

(2) Der Feststoffgehalt kann entsprechend der Größe des Sprühpartikels auf 15% bis 30% eingestellt werden.

5, hydraulische Pressmaterialpackung Materialeinstellung hydraulischer Pressendruck von 150 Tonnen und 175 Tonnen, in der Form beladene Sprühtrocknungsmaterialien, die den Druck für einen bestimmten Zeitraum halten, zu einem Block verdichtet. Laden Sie den Auflauf in den Schubbrettofen. Gleichzeitig werden mehrere Gruppen von Massenproben platziert, um sie mit den komprimierten Materialien zu vergleichen.

6, Druckplattenofen, der zuerst erwärmt, Stickstoff durchlässt, Atmosphärenanforderungen von 100 ppm oder weniger erreicht, den Sarg gemäß dem Erwärmungsabschnitt 300-550 ° C, 4-6 Stunden in den Druckplattenofen drückt; Konstanttemperaturabschnitt 750 ° C 8-10 Stunden; Der Kühlabschnitt wird 6-8 Stunden durchgeführt.

7, Rollendruck Superfeinschleifen

Die Materialien des Schubbrettofens werden in das Feinstmahlen eingegeben, die Drehzahl wird eingestellt und das Walzendruckmahlen wird zum Mahlen zum Feinstmahlen geschickt. Testen Sie die Granularität pro Charge.

8, Sieben, Verpacken

Sieben und Verpacken von Schleifmaterialien. 5 kg, 25 kg zwei Spezifikationen.

9, Inspektion, Lagerung

Produktinspektion, Etikett in die Bibliothek. Einschließlich Produktname, Inspektor, Materialcharge, Datum.

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