Vật liệu catốt, một trong bốn nguyên liệu chính trong pin lithium (Cực âm, cực dương, màng ngăn và chất điện phân) là những thành phần quan trọng của pin lithium. Chúng cũng chiếm một phần lớn chi phí của pin. Chi phí vật liệu cực âm quyết định phần lớn giá thành của pin. Trong số các vật liệu cực âm của pin lithium, các vật liệu phổ biến bao gồm lithium coban oxit (LCO), lithium sắt phosphate (LFP), lithi mangan sắt photphat (LMFP), niken coban mangan lithi oxit (NCM), và lithi mangan oxit (LMO), cùng nhiều loại khác. Quy trình sản xuất của chúng có đôi chút khác biệt, nhưng nguyên tắc cơ bản thì tương tự. Các nguyên liệu tiền chất được trộn với liti cacbonat hoặc lithi hydroxit rồi nung ở nhiệt độ cao để thu được sản phẩm.
Quy trình sản xuất lithium sắt photphat chủ yếu bao gồm hai phương pháp: phương pháp pha rắn và phương pháp pha lỏng. Phương pháp pha rắn có nhiều cách tiếp cận khác nhau, chẳng hạn như phương pháp sắt photphat, phương pháp sắt, phương pháp sắt đỏ và phương pháp sắt oxalat. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp pha lỏng, chủ yếu được đại diện bởi phương pháp pha lỏng tự bay hơi do Defang Nano phát triển, có rào cản công nghệ cao. Bài viết này sẽ giải thích phương pháp sắt photphat phổ biến làm ví dụ.
Trộn và nghiền
Các nguyên liệu phản ứng được nghiền và trộn đều để đảm bảo phản ứng diễn ra hiệu quả trong quá trình thiêu kết tiếp theo. Thiết bị được sử dụng trong bước này là máy nghiền cát. Các nguyên liệu chính, bao gồm sắt photphat, lithi cacbonat, nguồn cacbon (như glucose, sucrose, polyetylen glycol, v.v.), chất phân tán và phụ gia, được thêm vào thiết bị trộn theo tỷ lệ mol chính xác. Nước tinh khiết hoặc etanol được sử dụng để phân tán sơ bộ, sau đó nghiền trong máy nghiền cát. Quá trình này tiếp tục cho đến khi đạt được kết quả mong muốn. kích thước hạt (thường dưới 500nm) đã đạt được.
Sắt photphat và lithi cacbonat là các chất phản ứng chính. Nguồn cacbon đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cacbon. lớp phủ Trên bề mặt lithi sắt photphat trong quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao, chất phân tán giúp cải thiện độ dẫn điện và ngăn ngừa sự hình thành Fe³⁺. Chất phân tán tăng cường độ phân tán và hàm lượng chất rắn của hỗn hợp. Một số vật liệu có khối lượng phân tử cao cũng tạo thành lớp phủ carbon sau khi thiêu kết để cải thiện hiệu suất của vật liệu.
Các chất phụ gia như than chì dẫn điện, ống nano carbon hoặc oxit kim loại giúp cải thiện độ dẫn điện, hiệu suất ở nhiệt độ cao/thấp và độ ổn định chu kỳ của sản phẩm cuối cùng.
Sấy phun
Ở bước này, dung môi trong hỗn hợp dạng sệt thu được từ quá trình nghiền sẽ được loại bỏ. Điều này biến hỗn hợp dạng sệt thành bột khô cho quá trình thiêu kết tiếp theo. Thiết bị được sử dụng là máy sấy phun.
Hỗn hợp dạng sệt được phun thành các giọt nhỏ bằng vòi phun ly tâm. Sau đó, các giọt này tiếp xúc với không khí được làm nóng. Quá trình này làm bay hơi dung môi, để lại các hạt bột rắn. Các hạt này sau đó được thu gom bằng bộ tách lốc xoáy. Quá trình sấy phun biến hỗn hợp dạng sệt thành bột khô, sẵn sàng cho quá trình thiêu kết.
Thiêu kết
Hỗn hợp bột trải qua phản ứng ở nhiệt độ cao trong lò nung được bảo vệ bằng khí nitơ, đây là bước quan trọng trong quy trình. Nhiệt độ và thời gian của quá trình thiêu kết ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. Thiết bị được sử dụng thường là lò nung trục lăn, có thể dài vài mét.
Phản ứng chính diễn ra như sau:
FePO₄ + Li₂CO₃ + C₆H₁₂O₆ → LiFePO₄/C + H₂O + CO₂
Bột sấy phun được cho vào chén nung và nung trong lò dưới môi trường khí nitơ ở nhiệt độ từ 700–800°C trong vài giờ (thường từ 10 đến 20 giờ). Sau khi làm nguội, sản phẩm thu được. Trước khi thiêu kết, bột có màu vàng nhạt, và sau khi thiêu kết, nó trở thành bột màu đen.
Nghiền siêu mịn và Loại bỏ Sắt
Sau quá trình thiêu kết, sản phẩm lithi sắt photphat cần được nghiền nhỏ hơn nữa để đạt được kích thước hạt mong muốn. Trong quá trình sản xuất, có thể xuất hiện tạp chất sắt. Những tạp chất này cần được loại bỏ.
Việc này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị như... máy nghiền phản lực (máy nghiền khí nén(Được trang bị thiết bị loại bỏ sắt). Máy nghiền tia có thể giảm kích thước hạt hiệu quả đồng thời tách các tạp chất. Điều này đảm bảo sản phẩm lithium sắt photphat cuối cùng có độ tinh khiết cao. Sau khi loại bỏ sắt, sản phẩm được đóng gói để vận chuyển.
Phần kết luận
Lithium sắt photphat là vật liệu catốt chính cho pin lithium. Nó được ưa chuộng do chi phí thấp, độ an toàn cao và tuổi thọ chu kỳ dài. Những đặc điểm này giúp nó chiếm ưu thế trên thị trường. Phương pháp photphat sắt là con đường sản xuất chính cho lithium sắt photphat. Mặc dù quy trình tương đối đơn giản, chất lượng của sản phẩm cuối cùng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của tiền chất photphat sắt.
Các phương pháp khác, chẳng hạn như phương pháp sắt oxalat, đang dần chiếm thị phần. Những phương pháp này tạo ra vật liệu có mật độ nén cao hơn.
Epic Powder, nhà sản xuất máy nghiền khí nén hàng đầu, cung cấp các giải pháp xử lý bột tiên tiến và hiệu quả cho ngành công nghiệp pin lithium. Thiết bị máy nghiền khí nén hiện đại của hãng vượt trội trong cả việc giảm kích thước hạt và loại bỏ tạp chất sắt. Bằng cách sử dụng máy nghiền khí nén của Epic Powder, các nhà sản xuất có thể đảm bảo chất lượng lithium sắt photphat cao nhất, nâng cao hiệu suất tổng thể và tuổi thọ của pin lithium-ion. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, máy nghiền khí nén sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả và tính bền vững của lithium. vật liệu pin sản xuất.
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi hữu ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng trực tuyến của Zelda nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác.
— Đăng bởi Emily Chen