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磷酸鐵鋰電池正極材料加工方法

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1139次  |  2022年04月01日  

磷酸鋰鐵電池的磷酸鐵鋰(LiFePO。,簡稱LFP,也叫鋰鐵磷)是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,其工作原理和鋰離子電池是相同的。


LiFePO4正確的化學(xué)式為LiMPO4(M可以是任何金屬,如Fe,Co,Mn,Ti等)。


其物理結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu),從結(jié)構(gòu)來看,可以用在鋰離子電池的正極材料還有AyMPO4,Li1-xMFePO4,LiFePO4MO等都可以做正極材料。


其特色是不含貴重元素,原料價格低且磷,鐵,鋰在地球上的資源含量豐富,供料不會存在很大問題。


除具有鋰離子電池的共性特點(diǎn)外,還有一些特有的優(yōu)勢,比如其工作電壓適中(3.2V),容量大(170mAh/g),高放電功率,可快速充電且循環(huán)壽命長(高達(dá)2000次),在高溫與高熱環(huán)境樂的穩(wěn)定性高。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

磷酸鋰鐵電池正極材料加工辦法


1.碳熱還原法


碳熱還原法也是高溫固相法中的一種,是比較容易工業(yè)化的合成辦法,多數(shù)以磷酸二氫鋰(LiHPO4)、三氧化二鐵(Fe2O3)或四氧化三鐵、蔗糖為原料,平均混合后,在高溫柔魚氣或氮?dú)獗Wo(hù)下焙燒,碳將三價鐵還原為二價鐵,也就是通過碳熱還原法合成磷酸鐵鋰。


優(yōu)勢:處理了在原料混合出產(chǎn)過程中可能引發(fā)的氧化反應(yīng),使合成過程更為合理,同時改善了材料的導(dǎo)電性。


缺點(diǎn):反應(yīng)時間相對過長,溫度難以控制,產(chǎn)物一致性要求的控制條件更為苛刻,難以適應(yīng)工業(yè)化加工。

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

2.水熱合成法


水熱合成法屬于濕法領(lǐng)域,它是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料,在水熱條件下筆直合成LiFePO4,由于氧氣在水熱體系中的溶解度很小,水熱體系LiFePOA的合成供應(yīng)了優(yōu)良的惰性環(huán)境。


優(yōu)勢:水熱法可以在液相中制備超微細(xì)顆粒,原料可以在分子級混合。具有物相平均、粉體粒徑小以及操作簡便等優(yōu)勢,且具有易量產(chǎn)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性好、原料價廉易得的優(yōu)勢。同時加工過程中不要惰性氣氛。


缺點(diǎn):水熟合成法制備的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中經(jīng)常存在著鐵的錯位,生成了亞穩(wěn)態(tài)FePO,影響了產(chǎn)物的化學(xué)及電化學(xué)性能。同時也存在粒徑不平均、物相不純凈、設(shè)備投資大(耐高溫高壓反應(yīng)器的設(shè)計制造難度大,造價也高)或工藝較復(fù)雜的缺點(diǎn)。


3.另外,溶膠一凝膠合成法、液相共沉淀法、微波合成法等也使用在制備LFP原材料上。


這些工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),但目前通過改良工藝后,使用比較廣泛的還是前3種,美國的A123和加拿大的Phostech公司采用固相法,美國的Valence公司采用碳熱還原法,LG化學(xué)利用繼續(xù)水熱合成法。


在材料制備過程中,導(dǎo)電碳包覆是LiFePO2制備過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。A123通過在箔體表面預(yù)先涂敷一層高品質(zhì)導(dǎo)電碳層,有效的降低了電池的內(nèi)阻,提升了磷酸鐵鋰離子電池的大倍率放電能力。


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