Bahan katoda, salah satu dari empat bahan utama dalam baterai litium (katoda, anoda, pemisah, dan elektrolit), merupakan komponen penting dari baterai lithium. Komponen-komponen ini juga menyumbang sebagian besar biaya baterai. Biaya material katoda sangat menentukan harga baterai. Di antara material katoda baterai lithium, material utama meliputi lithium kobalt oksida (LCO), litium besi fosfat (LFP), litium mangan besi fosfat (LMFP), nikel kobalt mangan litium oksida (NCM), dan litium mangan oksida (LMO), antara lain. Proses produksinya sedikit berbeda, tetapi prinsip dasarnya serupa. Bahan prekursor dicampur dengan litium karbonat atau litium hidroksida dan kemudian dipanaskan pada suhu tinggi untuk mendapatkan produk tersebut.
Proses produksi litium besi fosfat terutama meliputi dua metode: metode fase padat dan metode fase cair. Metode fase padat memiliki berbagai pendekatan, seperti metode besi fosfat, metode besi, metode besi merah, dan metode besi oksalat. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Metode fase cair, yang terutama diwakili oleh metode fase cair penguapan sendiri yang dikembangkan oleh Defang Nano, memiliki hambatan teknologi yang tinggi. Artikel ini akan menjelaskan metode besi fosfat utama sebagai contoh.
Pencampuran dan Penggilingan
Bahan-bahan reaksi digiling dan dicampur secara menyeluruh untuk memastikan reaksi berlangsung efektif selama proses sintering selanjutnya. Peralatan yang digunakan pada langkah ini adalah penggiling pasir. Bahan baku utama, termasuk besi fosfat, litium karbonat, sumber karbon (seperti glukosa, sukrosa, polietilen glikol, dll.), zat pendispersi, dan aditif, ditambahkan ke peralatan pencampuran dalam proporsi stoikiometri yang tepat. Air murni atau etanol digunakan untuk pra-dispersi, diikuti dengan penggilingan dalam penggiling pasir. Proses ini berlanjut hingga diperoleh hasil yang diinginkan. ukuran partikel (biasanya di bawah 500nm) tercapai.
Besi fosfat dan litium karbonat adalah reaktan utama. Sumber karbon memainkan peran penting dalam pembentukan karbon. lapisan pada permukaan litium besi fosfat selama sintering suhu tinggi. Hal ini meningkatkan konduktivitasnya dan mencegah pembentukan Fe³⁺. Agen pendispersi meningkatkan dispersi dan kandungan padat dari bubur. Beberapa material bermolekul tinggi juga membentuk lapisan karbon setelah sintering untuk meningkatkan kinerja material.
Aditif seperti grafit konduktif, nanotube karbon, atau oksida logam meningkatkan konduktivitas, kinerja suhu tinggi/rendah, dan stabilitas siklus produk akhir.
Pengeringan Semprot
Pada tahap ini, pelarut dalam bubur campuran dari proses penggilingan dihilangkan. Hal ini mengubah bubur menjadi bubuk kering untuk proses sintering selanjutnya. Peralatan yang digunakan adalah pengering semprot (spray dryer).
Bubur tersebut dipecah menjadi tetesan-tetesan kecil oleh nosel sentrifugal. Tetesan-tetesan ini kemudian bersentuhan dengan udara panas. Hal ini menguapkan pelarut, meninggalkan partikel-partikel bubuk padat. Partikel-partikel ini kemudian dikumpulkan oleh pemisah siklon. Proses pengeringan semprot mengubah bubur menjadi bubuk kering, yang siap untuk disinter.
Sintering
Campuran bubuk mengalami reaksi suhu tinggi dalam tungku yang dilindungi nitrogen, yang merupakan langkah kunci dalam proses tersebut. Suhu dan durasi proses sintering secara langsung memengaruhi kinerja produk akhir. Peralatan yang digunakan biasanya adalah tungku rol, yang panjangnya bisa mencapai beberapa meter.
Reaksi utamanya adalah sebagai berikut:
FePO₄ + Li₂CO₃ + C₆H₁₂O₆ → LiFePO₄/C + H₂O + CO₂
Serbuk hasil pengeringan semprot ditempatkan ke dalam cawan dan dipanaskan dalam tungku di bawah atmosfer nitrogen pada suhu berkisar antara 700–800°C selama beberapa jam (biasanya antara 10 hingga 20 jam). Setelah pendinginan, produk diperoleh. Sebelum sinterisasi, serbuk berwarna kuning muda, dan setelah sinterisasi, warnanya berubah menjadi serbuk hitam.
Penggilingan Sangat Halus dan Penghilangan Besi
Setelah proses sintering, produk litium besi fosfat perlu dihancurkan lebih lanjut untuk mencapai ukuran partikel yang diinginkan. Selama proses produksi, pengotor besi dapat masuk. Pengotor ini perlu dihilangkan.
Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan seperti pabrik jet (pabrik jet udara) dilengkapi dengan alat penghilang besi. Jet mill dapat secara efektif mengurangi ukuran partikel sekaligus memisahkan pengotor. Hal ini memastikan bahwa produk akhir litium besi fosfat memiliki kemurnian tinggi. Setelah penghilangan besi, produk dikemas untuk pengiriman.
Kesimpulan
Litium besi fosfat adalah material katoda utama untuk baterai litium. Material ini dipilih karena biayanya yang rendah, keamanan yang tinggi, dan masa pakai siklus yang panjang. Karakteristik ini menjadikannya dominan di pasaran. Metode besi fosfat adalah jalur produksi utama untuk litium besi fosfat. Meskipun prosesnya relatif sederhana, kualitas produk akhir sangat bergantung pada kualitas prekursor besi fosfat.
Metode lain, seperti metode besi oksalat, secara bertahap mendapatkan pangsa pasar. Metode-metode ini menghasilkan material dengan kepadatan curah yang lebih tinggi.
Epic Powder, produsen terkemuka mesin penggiling jet, menyediakan solusi pemrosesan bubuk yang canggih dan efisien untuk industri baterai lithium. Peralatan penggiling jet mutakhirnya unggul dalam pengurangan ukuran partikel dan penghilangan pengotor besi. Dengan menggunakan mesin penggiling jet Epic Powder, produsen dapat memastikan kualitas lithium besi fosfat tertinggi, meningkatkan kinerja keseluruhan dan umur pakai baterai lithium-ion. Seiring kemajuan teknologi, mesin penggiling jet akan memainkan peran yang semakin penting dalam meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan lithium. bahan baterai produksi.
Terima kasih sudah membaca. Semoga artikel saya bermanfaat. Silakan tinggalkan komentar di bawah. Anda juga bisa menghubungi perwakilan pelanggan Zelda online untuk pertanyaan lebih lanjut.
— Diposting oleh Emily Chen