正極材料, 、4つの主要材料の1つ リチウム電池 正極、負極、セパレーター、電解質は、リチウム電池の重要な構成要素です。また、電池コストの大部分を占めています。正極材料のコストは、電池の価格を大きく左右します。リチウム電池の正極材料の中で、主流となっているのはコバルト酸リチウム（LCO）です。, リン酸鉄リチウム （LFP）、リン酸マンガン鉄リチウム（LMFP）、ニッケルコバルトマンガンリチウム酸化物（NCM）、マンガンリチウム酸化物（LMO）などがある。これらの製造方法は若干異なるものの、基本的な原理は同様である。前駆体材料を混合し、 炭酸リチウム または水酸化リチウムを調製し、高温で加熱して生成物を得る。.
リン酸鉄リチウムの製造プロセスは、主に固相法と液相法の2つの方法に分けられます。固相法には、リン酸鉄法、鉄法、鉄赤法、シュウ酸鉄法など、様々な方法があり、それぞれに長所と短所があります。液相法は、主にデファンナノが開発した自己蒸発液相法に代表されますが、技術的障壁が高いため、本稿では主流のリン酸鉄法を例に説明します。.
混合と粉砕
反応材料は粉砕され、十分に混合されます。これは、後続の焼結工程で反応が効率的に進行することを確実にするためです。この工程で使用される装置はサンドミルです。リン酸鉄、炭酸リチウム、炭素源（グルコース、スクロース、ポリエチレングリコールなど）、分散剤、添加剤などの主原料が、正確な化学量論比で混合装置に投入されます。純水またはエタノールを用いて予備分散を行い、その後サンドミルで粉砕します。この工程は、所望の粒子径になるまで続けられます。 粒子サイズ (通常 500nm 未満) が達成されます。.
リン酸鉄と炭酸リチウムが主な反応物です。炭素源は炭素原子の形成に重要な役割を果たします。 コーティング 高温焼結中にリン酸鉄リチウム表面に炭素コーティングを形成します。これにより導電性が向上し、Fe³⁺の生成が抑制されます。分散剤はスラリーの分散性と固形分濃度を高めます。一部の高分子材料は焼結後に炭素コーティングを形成し、材料の性能を向上させます。.
導電性グラファイト、カーボンナノチューブ、金属酸化物などの添加剤は、最終製品の導電性、高温/低温性能、およびサイクル安定性を向上させます。.
スプレー乾燥
この工程では、粉砕工程で得られた混合スラリー中の溶媒を除去します。これにより、スラリーは後続の焼結工程のための乾燥粉末に変換されます。使用される装置はスプレードライヤーです。.
スラリーは遠心ノズルによって小さな液滴に噴霧されます。これらの液滴は加熱空気と接触します。これにより溶媒が蒸発し、固体の粉末粒子が残ります。これらの粒子はサイクロンセパレーターによって捕集されます。スプレードライプロセスにより、スラリーは焼結に適した乾燥粉末へと変化します。.
焼結
粉末混合物は窒素雰囲気下で高温反応を起こし、これがプロセスの重要なステップとなります。焼結プロセスの温度と時間は、最終製品の性能に直接影響します。使用される装置は通常、長さが数メートルにも及ぶローラー窯です。.
主な反応は次のとおりです。
FePO₄ + Li₂CO₃ + C₆H₁₂O₆ → LiFePO₄/C + H₂O + CO₂
噴霧乾燥粉末をるつぼに入れ、窒素雰囲気下で炉内において700～800℃の温度で数時間（通常10～20時間）加熱する。冷却後、製品が得られる。焼結前は粉末は淡黄色であるが、焼結後は黒色粉末となる。.
超微粉砕 鉄の除去
焼結後、リン酸鉄リチウム製品は、所望の粒径を得るためにさらに粉砕する必要があります。製造工程中に鉄不純物が混入する可能性があるため、これらの不純物を除去する必要があります。.
これは、次のような機器を使用することで行うことができます。 ジェットミル (エアジェットミル）は鉄除去装置を備えています。ジェットミルは粒子径を効果的に小さくすると同時に不純物を分離します。これにより、最終的なリン酸鉄リチウム製品の高純度が保証されます。鉄除去後、製品は出荷用に梱包されます。.
結論
リン酸鉄リチウムは、リチウム電池の主要な正極材料です。低コスト、高い安全性、そして長いサイクル寿命から好まれ、市場で圧倒的なシェアを占めています。リン酸鉄リチウムの主な製造方法は、リン酸鉄法です。このプロセスは比較的単純ですが、最終製品の品質はリン酸鉄前駆体の品質に大きく左右されます。.
シュウ酸鉄法などの他の方法も徐々に市場シェアを拡大しており、これらの方法ではより高いタップ密度を持つ材料を生産できます。.
ジェットミルのリーディングメーカーであるEpic Powderは、リチウム電池業界向けに高度で効率的な粉体処理ソリューションを提供しています。同社の最先端のジェットミル装置は、粒子サイズの縮小と鉄不純物の除去の両方に優れています。Epic Powderのジェットミルを活用することで、生産者は最高品質のリン酸鉄リチウムを確保し、リチウムイオン電池の全体的な性能と寿命を向上させることができます。技術の進歩に伴い、ジェットミルはリチウム電池の効率と持続可能性の向上においてますます重要な役割を果たすようになるでしょう。 電池材料 生産。
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— 投稿者 エミリー・チェン