Le traitement des matériaux pour batteries au lithium nécessite un broyeur à air comprimé spécial pour le phosphate de fer lithié. Cet outil est essentiel à la fabrication de ces matériaux. Il affine les matières premières en broyant les grosses particules en particules très fines et en augmentant leur surface spécifique, ce qui améliore considérablement le rendement.
Batterie au lithium fer phosphate
La batterie lithium-fer-phosphate (LFP) est un nouveau type de batterie lithium-ion. Elle est largement utilisée dans les véhicules électriques, ainsi que dans les batteries de démarrage, le stockage d'énergie et les appareils mobiles. Une batterie lithium-fer-phosphate possède une électrode positive et une électrode négative, ainsi qu'un électrolyte et un séparateur. L'électrode positive est en LiFePO₄, l'électrode négative en graphite et l'électrolyte est une solution de sel de lithium. Le séparateur isole les électrodes positive et négative afin d'éviter les courts-circuits. La tension nominale de la cellule est de 3,2 V et sa tension de coupure de charge se situe entre 3,6 V et 3,65 V.
Principe de fonctionnement d'une batterie au lithium fer phosphate
Les batteries au phosphate de fer lithié fonctionnent grâce au mouvement des ions lithium entre les électrodes positive et négative. Ce mouvement alimente les processus de charge et de décharge. Lors de la décharge, les ions lithium sont extraits du phosphate de fer lithié au niveau de l'électrode positive. Ils migrent à travers l'électrolyte vers le carbone de l'électrode négative, libérant simultanément des électrons qui alimentent les circuits. Lors de la charge, la source d'alimentation applique un courant à la batterie, ce qui provoque le déplacement des ions lithium de l'électrode négative vers l'électrode positive. Ils se réinsèrent alors dans le phosphate de fer lithié. Simultanément, des électrons pénètrent dans l'électrode négative via un circuit externe. Ce cycle alternatif assure les fonctions de charge et de décharge de la batterie.
Synthèse du phosphate de fer lithié
Nous avons quasiment perfectionné le procédé de fabrication du phosphate de fer lithié. Il existe deux principaux types de phosphate : à l’état solide et à l’état liquide. La méthode de réaction en phase solide à haute température est la plus couramment utilisée. Le phosphate de fer lithié est également produit selon trois procédés : bionique, séchage par refroidissement et séchage par émulsification. Le dépôt laser pulsé fait également partie des méthodes employées. Nous pouvons obtenir des produits à particules fines et bien dispersées grâce à différentes techniques. Celles-ci permettent de réduire la diffusion des ions lithium. L’interface entre les deux phases favorise la diffusion des ions lithium.
Avantages et inconvénients des batteries lithium-fer-phosphate
Avantages : 1. La technologie LFP offre une excellente durée de vie. Elle conserve des performances stables pendant de nombreux cycles de charge et de décharge, ce qui lui confère une longue durée de vie. 2. Elle est plus sûre que d’autres matériaux de cathode. Le phosphate de fer lithié présente une stabilité thermique supérieure et un faible risque d’incendie. Il est donc considéré comme un matériau de cathode relativement sûr. 3. Le phosphate de fer lithié a un faible taux d’autodécharge. Autrement dit, la batterie perd moins d’énergie au fil du temps lorsqu’elle n’est pas utilisée. 4. Les batteries au phosphate de fer lithié sont plus écologiques que les autres types. Elles sont exemptes de métaux lourds et sont non toxiques et non polluantes.
Inconvénients : 1. Les performances de la batterie à basse température sont médiocres. 2. La densité énergétique est relativement faible. Comparée aux batteries ternaires, la densité énergétique des batteries lithium-fer-phosphate est inférieure.
Application du broyeur à jet d'air à la micronisation du phosphate de fer lithié
La taille des particules influe sur les performances du phosphate de fer lithié. Un broyeur à jet peut être utilisé. Ce procédé permet de réduire la taille des particules de poudre et d'améliorer sa réactivité. Son principe de fonctionnement est le suivant : la poudre est broyée sur une surface grâce à un jet d'air comprimé ou d'azote. Les particules pénètrent tangentiellement dans la cavité cylindrique du broyeur. Une fois dans la cavité, des injecteurs situés de part et d'autre accélèrent les particules. Celles-ci se déplacent en spirale. Les particules lentes et les particules rapides se déplacent simultanément le long de la spirale. Leur collision provoque la micronisation et le broyage.
Pourquoi est-il nécessaire d'utiliser un système de protection par gaz inerte en circuit fermé pour broyer les matériaux de cathode en phosphate de fer lithié dans un broyeur à jet ?
Les batteries au lithium-fer-phosphate doivent être soumises à un contrôle strict de leur teneur en humidité.
1. Le lithium réagit avec l'eau pour former de l'hydroxyde de lithium. L'hydroxyde est corrosif. Une forte humidité réduira de façon irréversible l'efficacité de la première charge et décharge de la batterie.
2. L'électrolyte et l'humidité présents dans la batterie réagissent et produisent des gaz nocifs, ce qui entraîne une baisse des performances de la batterie.
3. Les gaz nocifs augmenteront la pression interne de la batterie et l'épaissiront. Si la pression interne devient trop élevée, il existe un risque d'explosion.
Le broyeur à jet est utilisé dans des conditions strictes. Il requiert une faible humidité de la poudre. Il sert au broyage du phosphate de fer lithié, du phosphate de fer, etc.
11 avantages du broyeur à flux d'air en circuit fermé
Isolation de l'oxygène. Le niveau d'oxygène peut être maintenu en dessous de 10 ppm. Contrôle de la pureté des matériaux sans pollution. L'ensemble du système est piloté par un automate programmable. Il présente un faible coût d'équipement et une utilisation simple.
1. Comme les broyeurs à air comprimé classiques, il peut traiter des matériaux d'une dureté Mohs de 1 à 10. Il peut également mélanger et broyer de nombreux matériaux.
2. Le procédé est fermé. Un gaz inerte assure la protection contre l'oxygène. Le degré de pureté du gaz est choisi en fonction des besoins du produit. Le procédé fonctionne en circuit fermé, ce qui réduit les pertes et les coûts.
3. Contrôlez la teneur en oxygène du système selon les besoins, jusqu'à 10 ppm ou moins. Assurez un réapprovisionnement automatique en gaz comme l'azote. Cela permet de maintenir une pression équilibrée et un niveau d'oxygène sûr.
4. L'ensemble du système comporte des orifices antidéflagrants sur les canalisations. Ces orifices permettent de limiter les pertes en cas de souffle et d'explosion, phénomènes causés par la haute pression et la concentration de gaz dans le système.
5. Il fonctionne sous pression négative. Il est doté d'un système de dépoussiérage automatique par impulsions. Il utilise un matériau filtrant importé de haute précision. Son efficacité de dépoussiérage est élevée.
6. Le gaz inerte est recyclé avec peu de pertes et à faible coût.
7. Haut degré d'automatisation. L'ensemble du système utilise un automate programmable à écran tactile et un analyseur d'oxygène. Ce système peut être mis en marche et arrêté d'une simple pression sur un bouton. Il peut également ajouter de l'azote et équilibrer la pression automatiquement. Son utilisation est simple.
8. Protection céramique intégrale, contrôle efficace de la pureté des matériaux et absence de pollution.
9. Il possède une structure étanche. Il est doté d'un système d'alimentation en gaz inerte optimisé. Il comprend également un système de remplissage et de contrôle de l'oxygène.
10. Une sélection et une conception parfaites du système d'instrumentation.
11. Utiliser différentes méthodes de broyage pour différents matériaux.