磷酸铁锂的制造方法

磷酸锂铁

磷酸锂铁电池正极材料的生产工艺极大地影响了电池的性能,因此提高和改良工艺是电池产业化的一个重要的因素。下面来了解几种磷酸铁锂的制造方法,比较一下各自的优缺点:
1.高温固相法
高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法,也是最成熟的方法。通常以铁盐(如草酸亚铁FeC204·2H,0)、磷酸盐(如磷酸氢二铵(NHA)。HPOA)和锂盐(如碳酸锂Li,C03)为原料,按化学计量比充分混匀后,在惰性气氛中先经过较低温预分解,再经高温焙烧,研磨粉碎制成。>优点:
高温固相合成法操作及工艺路线设计简单,工艺参数易于控制,制备的材料性能稳定,易于实现工业化大规模生产。
>缺点:
①粉体原料需要长时问的研磨混合,且混合均匀程度有限,掺杂改性效果差;
②要求较高的热处理温度和较长的热处理时间,能耗大;
③产物在组成、结构、粒度分布等方面存在较大差别,易出现Fe的杂质相;
④材料电化学性能不易控制;
⑤采用的草酸亚铁比较贵,材料制造成本较高;反应时需要大量的惰性保护气体,惰性气体成本较高;
⑥同时烧结过程中会产生氨气、水、二氧化碳,他们在炉膛内经过冷却的过程时会产生碳酸氢铵晶体颗粒而造成产品的污染。此外,氨气的产生不利于环保,应进一步增加尾气处理设备。
2.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(LiH,PO,)、三氧化二铁(Fe。0。)或四氧化三铁、蔗糖为原料,均匀混合后,在高温和氩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。
3.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LiFeP04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:水热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。

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