Katot malzemeleri, dört ana malzemeden biri lityum piller (Katot, anot, ayırıcı ve elektrolit), lityum pillerin hayati bileşenleridir. Ayrıca pilin maliyetinin büyük bir bölümünü oluştururlar. Katot malzemelerinin maliyeti, pilin fiyatını büyük ölçüde belirler. Lityum pil katot malzemeleri arasında, ana akım malzemeler arasında lityum kobalt oksit (LCO) bulunur., lityum demir fosfat (LFP), lityum manganez demir fosfat (LMFP), nikel kobalt manganez lityum oksit (NCM) ve lityum manganez oksit (LMO) gibi diğerleri de dahil olmak üzere çeşitli öncül maddeler bulunmaktadır. Üretim süreçleri biraz farklılık gösterse de temel prensipleri benzerdir. Öncül maddeler karıştırılır. lityum karbonat veya lityum hidroksit ve ardından yüksek sıcaklıklarda ısıtılarak ürün elde edilir.
Lityum demir fosfat üretim süreci esas olarak iki yöntem içerir: katı faz yöntemi ve sıvı faz yöntemi. Katı faz yöntemi, fosfat demir yöntemi, demir yöntemi, demir kırmızısı yöntemi ve oksalat demir yöntemi gibi çeşitli yaklaşımlara sahiptir. Her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Başlıca Defang Nano tarafından geliştirilen kendiliğinden buharlaşmalı sıvı faz yöntemiyle temsil edilen sıvı faz yöntemi ise yüksek bir teknolojik bariyer içerir. Bu makalede, ana akım fosfat demir yöntemi örnek olarak açıklanacaktır.
Karıştırma ve Öğütme
Reaksiyon malzemeleri öğütülür ve iyice karıştırılır, böylece sonraki sinterleme işlemi sırasında reaksiyonun etkili bir şekilde ilerlemesi sağlanır. Bu adımda kullanılan ekipman bir kum değirmenidir. Demir fosfat, lityum karbonat, karbon kaynağı (glikoz, sükroz, polietilen glikol vb.), dağıtıcı madde ve katkı maddeleri dahil olmak üzere ana hammaddeler, hassas stokiyometrik oranlarda karıştırma ekipmanına eklenir. Ön dağıtım için saf su veya etanol kullanılır, ardından kum değirmeninde öğütme işlemi yapılır. Bu işlem, istenen kıvama ulaşılana kadar devam eder. parçacık boyutu (genellikle 500 nm'nin altında) elde edilir.
Demir fosfat ve lityum karbonat ana reaktiflerdir. Karbon kaynağı, karbon bileşiğinin oluşumunda önemli bir rol oynar. kaplama Yüksek sıcaklıkta sinterleme sırasında lityum demir fosfat yüzeyinde bir karbon kaplama oluşur. Bu, iletkenliğini artırır ve Fe³⁺ oluşumunu engeller. Dağıtıcı madde, bulamacın dağılımını ve katı içeriğini artırır. Bazı yüksek moleküler ağırlıklı malzemeler, malzemenin performansını iyileştirmek için sinterlemeden sonra bir karbon kaplama da oluşturur.
İletken grafit, karbon nanotüpler veya metal oksitler gibi katkı maddeleri, nihai ürünün iletkenliğini, yüksek/düşük sıcaklık performansını ve döngüsel kararlılığını iyileştirir.
Sprey Kurutma
Bu aşamada, öğütme işleminden elde edilen karışık bulamaçtaki çözücü uzaklaştırılır. Bu işlem, bulamacı sonraki sinterleme işlemi için kuru toza dönüştürür. Kullanılan ekipman bir püskürtmeli kurutucudur.
Bulamaç, santrifüj bir nozul yardımıyla küçük damlacıklara ayrıştırılır. Bu damlacıklar daha sonra ısıtılmış hava ile temas eder. Bu işlem, çözücüyü buharlaştırarak geriye katı toz parçacıkları bırakır. Bu parçacıklar daha sonra bir siklon ayırıcı tarafından toplanır. Püskürtmeli kurutma işlemi, bulamacı sinterleme için hazır kuru toza dönüştürür.
Sinterleme
Toz karışımı, azot korumalı bir fırında yüksek sıcaklıkta bir reaksiyona girer; bu, işlemin kilit adımıdır. Sinterleme işleminin sıcaklığı ve süresi, nihai ürünün performansını doğrudan etkiler. Kullanılan ekipman genellikle birkaç metre uzunluğunda olabilen bir silindirli fırındır.
Ana reaksiyon aşağıdaki gibidir:
FePO₄ + Li₂CO₃ + C₆H₁₂O₆ → LiFePO₄/C + H₂O + CO₂
Püskürtmeli kurutma yöntemiyle elde edilen toz, potalara yerleştirilir ve azot atmosferi altında fırında 700-800°C arasında değişen sıcaklıklarda birkaç saat (genellikle 10 ila 20 saat) ısıtılır. Soğuduktan sonra ürün elde edilir. Sinterlemeden önce toz açık sarı renktedir, sinterlemeden sonra ise siyah toz haline gelir.
Çok İnce Öğütme ve Demir Giderimi
Sinterleme işleminden sonra, lityum demir fosfat ürününün istenen parçacık boyutuna ulaşması için daha fazla öğütülmesi gerekir. Üretim sürecinde demir safsızlıkları oluşabilir. Bu safsızlıkların giderilmesi gerekmektedir.
Bu, aşağıdaki gibi ekipmanlar kullanılarak yapılabilir: jet değirmen (hava jet değirmeniDemir giderme cihazıyla donatılmış jet değirmenleri, aynı anda safsızlıkları ayırırken partikül boyutunu etkili bir şekilde küçültebilir. Bu, nihai lityum demir fosfat ürününün yüksek saflıkta olmasını sağlar. Demir giderme işleminden sonra ürün sevkiyat için paketlenir.
Çözüm
Lityum demir fosfat, lityum piller için birincil katot malzemesidir. Düşük maliyeti, yüksek güvenliği ve uzun çevrim ömrü nedeniyle tercih edilir. Bu özellikleri onu piyasada baskın hale getirir. Lityum demir fosfatın ana üretim yöntemi fosfat demir yöntemidir. İşlem nispeten basit olmasına rağmen, nihai ürünün kalitesi büyük ölçüde demir fosfat öncülünün kalitesine bağlıdır.
Oksalat demir yöntemi gibi diğer yöntemler de giderek pazar payı kazanıyor. Bu yöntemler daha yüksek sıkıştırma yoğunluğuna sahip malzemeler üretiyor.
Önde gelen jet değirmeni üreticisi Epic Powder, lityum pil endüstrisi için gelişmiş ve verimli toz işleme çözümleri sunmaktadır. Son teknoloji ürünü jet değirmeni ekipmanı, hem partikül boyutunun küçültülmesinde hem de demir safsızlığının giderilmesinde üstün performans sergilemektedir. Üreticiler, Epic Powder'ın jet değirmenlerini kullanarak en yüksek kalitede lityum demir fosfat elde edebilir ve böylece lityum iyon pillerin genel performansını ve ömrünü artırabilirler. Teknoloji ilerlemeye devam ettikçe, jet değirmenleri lityum pillerin verimliliğini ve sürdürülebilirliğini artırmada giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. pil malzemesi üretme.
"Okuduğunuz için teşekkürler. Umarım makalem yardımcı olur. Lütfen aşağıya yorum bırakın. Daha fazla bilgi için Zelda online müşteri temsilcisiyle de iletişime geçebilirsiniz."
— Gönderen Emily Chen