Bahan katod, salah satu daripada empat bahan utama dalam bateri litium (katod, anod, pemisah dan elektrolit), merupakan komponen penting bateri litium. Ia juga menyumbang sebahagian besar daripada kos bateri. Kos bahan katod sebahagian besarnya menentukan harga bateri. Antara bahan katod bateri litium, bahan arus perdana termasuk litium 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 pengeluarannya sedikit berbeza, tetapi prinsip asasnya adalah serupa. Bahan prekursor dicampurkan dengan litium karbonat atau litium hidroksida dan kemudian dipanaskan pada suhu tinggi untuk mendapatkan produk.
Proses pengeluaran litium besi fosfat terutamanya merangkumi dua kaedah: kaedah fasa pepejal dan kaedah fasa cecair. Kaedah fasa pepejal mempunyai pelbagai pendekatan, seperti kaedah besi fosfat, kaedah besi, kaedah besi merah, dan kaedah besi oksalat. Setiap satu mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri. Kaedah fasa cecair, terutamanya diwakili oleh kaedah fasa cecair penyejatan sendiri yang dibangunkan oleh Defang Nano, mempunyai halangan teknologi yang tinggi. Artikel ini akan menerangkan kaedah besi fosfat arus perdana sebagai contoh.
Mencampur dan Mengisar
Bahan tindak balas dikisar dan dicampur sepenuhnya untuk memastikan tindak balas berjalan dengan berkesan semasa proses pensinteran berikutnya. Peralatan yang digunakan dalam langkah ini ialah kilang pasir. Bahan mentah utama, termasuk besi fosfat, litium karbonat, sumber karbon (seperti glukosa, sukrosa, polietilena glikol, dll.), agen penyebaran, dan bahan tambahan, ditambah ke dalam peralatan pencampuran dalam perkadaran stoikiometri yang tepat. Air tulen atau etanol digunakan untuk pra-penyebaran, diikuti dengan pengisaran dalam kilang pasir. Proses ini berterusan sehingga tahap yang dikehendaki saiz Zarah (biasanya di bawah 500nm) dicapai.
Fosfat besi dan litium karbonat merupakan bahan tindak balas utama. Sumber karbon memainkan peranan penting dalam membentuk karbon salutan pada permukaan litium besi fosfat semasa pensinteran suhu tinggi. Ini meningkatkan kekonduksiannya dan menghalang pembentukan Fe³⁺. Agen penyebaran meningkatkan penyebaran dan kandungan pepejal buburan. Sesetengah bahan bermolekul tinggi juga membentuk salutan karbon selepas pensinteran untuk meningkatkan prestasi bahan.
Bahan tambahan seperti grafit konduktif, nanotube karbon atau oksida logam meningkatkan kekonduksian, prestasi suhu tinggi/rendah dan kestabilan kitaran produk akhir.
Pengeringan Sembur
Dalam langkah ini, pelarut dalam buburan campuran daripada proses pengisaran akan dikeluarkan. Ini akan mengubah buburan tersebut menjadi serbuk kering untuk proses pensinteran seterusnya. Peralatan yang digunakan ialah pengering semburan.
Bubur diatomkan menjadi titisan kecil oleh muncung emparan. Titisan ini kemudiannya bersentuhan dengan udara yang dipanaskan. Ini menyejatkan pelarut, meninggalkan zarah serbuk pepejal. Zarah-zarah ini kemudiannya dikumpulkan oleh pemisah siklon. Proses pengeringan semburan menukarkan buburan menjadi serbuk kering, yang sedia untuk disinter.
Sintering
Campuran serbuk menjalani tindak balas suhu tinggi dalam relau yang dilindungi nitrogen, yang merupakan langkah utama dalam proses tersebut. Suhu dan tempoh proses pensinteran secara langsung mempengaruhi prestasi produk akhir. Peralatan yang digunakan biasanya ialah tanur penggelek, yang boleh merentangi beberapa meter panjang.
Reaksi utama adalah seperti berikut:
FePO₄ + Li₂CO₃ + C₆H₁₂O₆ → LiFePO₄/C + H₂O + CO₂
Serbuk kering semburan diletakkan ke dalam mangkuk pijar dan dipanaskan di dalam relau di bawah atmosfera nitrogen pada suhu antara 700–800°C selama beberapa jam (biasanya antara 10 hingga 20 jam). Selepas penyejukan, produk diperoleh. Sebelum pensinteran, serbuk berwarna kuning muda, dan selepas pensinteran, ia menjadi serbuk hitam.
Pengisaran Superhalus dan Penyingkiran Besi
Selepas pensinteran, produk litium besi fosfat perlu dihancurkan lagi untuk mencapai saiz zarah yang diingini. Semasa proses pengeluaran, bendasing besi mungkin diperkenalkan. Bendasing ini memerlukan penyingkiran.
Ini boleh dilakukan dengan menggunakan peralatan seperti kilang jet (kilang jet udara) dilengkapi dengan peranti penyingkir besi. Kilang jet boleh mengurangkan saiz zarah dengan berkesan sambil mengasingkan bendasing secara serentak. Ini memastikan produk litium besi fosfat akhir mempunyai ketulenan yang tinggi. Selepas penyingkiran besi, produk dibungkus untuk penghantaran.
Kesimpulan
Fosfat besi litium merupakan bahan katod utama untuk bateri litium. Ia digemari kerana kosnya yang rendah, keselamatan yang tinggi, dan jangka hayat kitaran yang panjang. Ciri-ciri ini menjadikannya dominan di pasaran. Kaedah besi fosfat merupakan laluan pengeluaran utama untuk fosfat besi litium. Walaupun prosesnya agak mudah, kualiti produk akhir sangat bergantung pada kualiti prekursor besi fosfat.
Kaedah lain, seperti kaedah besi oksalat, secara beransur-ansur mendapat bahagian pasaran. Kaedah ini menghasilkan bahan dengan ketumpatan paip yang lebih tinggi.
Epic Powder, pengeluar utama kilang jet, menyediakan penyelesaian pemprosesan serbuk yang canggih dan cekap untuk industri bateri litium. Peralatan kilang jet canggihnya cemerlang dalam pengurangan saiz zarah dan penyingkiran bendasing besi. Dengan menggunakan kilang jet Epic Powder, pengeluar dapat memastikan litium besi fosfat berkualiti tinggi, meningkatkan prestasi keseluruhan dan jangka hayat bateri litium-ion. Seiring dengan kemajuan teknologi, kilang jet akan memainkan peranan yang semakin penting dalam meningkatkan kecekapan dan kemampanan litium. bahan bateri pengeluaran.
"Terima kasih kerana membaca. Saya harap artikel saya membantu. Sila tinggalkan komen di bawah. Anda juga boleh menghubungi wakil pelanggan dalam talian Zelda untuk sebarang pertanyaan lanjut."
- Dihantar oleh Emily Chen