氣流粉碎機(jī)在磷酸鐵鋰制備中的應(yīng)用

鋰電池

主要由正極材料、負(fù)極材料、電池隔膜、電解液以及電池殼體等材料組成。其中，正極材料是鋰電池的核心材料之一，其性能直接影響鋰電池的能量密度、安全性、壽命和應(yīng)用等，在鋰電池材料成本中占比高達(dá)30-40%，是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中規(guī)模大、產(chǎn)值高的材料。

根據(jù)材料體系，正極材料可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。其中，磷酸鐵鋰是一種由鋰源、鐵源、磷源和碳源為主要原料，經(jīng)原料混合、干燥、燒結(jié)和粉碎等工序制作而成的橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料。

磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰的分子表達(dá)式為LiFePO4 ，其在鋰電池充放電過程中的作用原理為：當(dāng)鋰電池充電時，鋰離子Li+從磷酸鐵鋰正極材料LiFePO4 中脫離，穿過電池隔膜和電解液后嵌入負(fù)極材料，完成充電過程，失去Li+的LiFePO4變成脫鋰產(chǎn)物—磷酸鐵FePO4。當(dāng)鋰電池放電時，Li+從負(fù)極材料中脫離，穿過電池隔膜和電解液后回到正極材料，F(xiàn)ePO4在Li+嵌入后變回LiFePO4 ，完成放電過程。

影響磷酸鐵鋰正極材料性能的重要因素

粒徑

磷酸鐵鋰晶體的粒度分布對正極材料的倍率性能產(chǎn)生較大影響。同等條件下，粒度分布越小，鋰離子傳輸路徑越短，鋰電池倍率性能更好，即鋰電池充放電速度更快。

比容量

磷酸鐵鋰的比容量對磷酸鐵鋰電池質(zhì)量能量密度產(chǎn)生較大影響。同等條件下，比容量越高，鋰電池的質(zhì)量能量密度越高，即與同等質(zhì)量電池相比，電池容量更大。

壓實(shí)密度

磷酸鐵鋰的壓實(shí)密度對磷酸鐵鋰電池體積能量密度產(chǎn)生較大影響。同等條件下，壓實(shí)密度越高，鋰電池的體積能量密度越高，即與同等體積尺寸電池相比，電池容量更大。

比表面積

磷酸鐵鋰的比表面積對倍率性能、低溫性能產(chǎn)生較大影響。同等條件下，比表面積越大，正極材料與電解液的反應(yīng)面積越大，導(dǎo)電性更好，因而倍率特性更好，即鋰電池充放電速度更快。

雜質(zhì)含量

磷酸鐵鋰的雜質(zhì)含量對磷酸鐵鋰電池電化學(xué)性能、安全性產(chǎn)生影響。雜質(zhì)含量元素包括鈣、納、銅、鉻、鋅等元素。雜質(zhì)含量過高將導(dǎo)致鋰電池自放電率增加，電池壽命縮短。過多的雜質(zhì)造成電池內(nèi)部隔膜受損幾率上升，電池安全性降低。

水分含量

磷酸鐵鋰的水分含量對磷酸鐵鋰電池電化學(xué)性能、安全性和壽命產(chǎn)生影響。水分含量過高，電解液易與水反應(yīng)，生成氣體和氫氟酸，導(dǎo)致電池內(nèi)部膨脹和腐蝕，降低電池安全性和電化學(xué)性能

其他指標(biāo)

磷酸鐵鋰的粒型、振實(shí)密度、碳含量、酸堿度和其他電化學(xué)性能

磷酸鐵鋰的制備方法

磷酸鐵鋰制備方法眾多，可根據(jù)制備過程中材料的反應(yīng)狀態(tài)分為固相合成法和液相合成法。

根據(jù)不同制備方法，磷酸鐵鋰的制備流程有所差異，對應(yīng)設(shè)備也有所區(qū)別。以目前多數(shù)企業(yè)采用的固相法-碳熱還原法和行業(yè)頭部企業(yè)德方納米采用的液相法-自蒸發(fā)液相合成法為例，兩種制備方法制備流程和設(shè)備有所差異。相比而言，碳熱還原法制備流程較長，但設(shè)備更加常規(guī)，且制備條件更加可控。自熱蒸發(fā)液相合成法制備流程較短，但反應(yīng)釜等設(shè)備在制備過程中的控制條件更嚴(yán)苛，且該設(shè)備一次性產(chǎn)出物較少，因此設(shè)備需求量大，設(shè)備投資更大。

超微粉氣流粉碎機(jī)

超微粉氣流粉碎機(jī)核心原理是基于"粉碎-分級一體化"機(jī)制——通過圓柱形腔體內(nèi)壁的高速流體射流激發(fā)氣固懸浮液旋轉(zhuǎn)，利用離心力場實(shí)現(xiàn)顆粒分離。

可更換的粉碎腔內(nèi)襯

磷酸鐵鋰的雜質(zhì)含量過高將導(dǎo)致鋰電池自放電率增加，電池壽命縮短。通過更換陶瓷內(nèi)襯的粉碎腔，可以從源頭上避免雜質(zhì)的引入，保證磷酸鐵鋰物質(zhì)的純度。

可控的粒徑范圍

通過調(diào)整進(jìn)氣壓力與粉碎壓力的大小，配合螺桿的推送速度，可以有效地控制磷酸鐵鋰的粒徑大小。極限壓力下可以滿足磷酸鐵鋰的粉碎極限，提高倍率性能。