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新能源锂电池行业氧化锆珠的应用

作者:admin日期:2020-09-14阅读
锂电池正材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。

目前研制成功并得到应用的正材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。

磷酸铁锂(LFP):密度,性突出,也是未来几年的各厂家主要研发的方向。
 
磷酸铁锂是目前广受关注的正材料之一,理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。其主要特点是成本廉,性非常好,寿命高,这些特点使得磷酸铁锂材料迅速成为研究热点,磷酸铁锂电池也在电动汽车领域有了广泛的应用。

磷酸铁锂固相法才会用到砂磨机和锆珠,目前主要用到0.3mm,0.4-0.6mm,0.8-1.0mm的氧化锆珠,终物料细度D50:0.3-0.5um。

固相合成法是目前应用多、研究为成熟的合成磷酸铁锂的方法,其中,碳热还原法又是应用较为广泛的。
固相合成法使用的铁源一般为草酸亚铁、氧化铁、磷酸铁等,锂源一般为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂等,磷源一般为磷酸-二氢铵、磷酸氢二铵等。将上述原材料按化学计量比混合均匀后,在保护气(N2、Ar等)下,先在较温度下处理1-5h,使原材料预分解,然后再在高温下(550-750℃)处理5-20h,由于原材料种类较多,因此该反应方法的关键是原材料混合时必须均匀。
 
Sun等通过改变原材料制备工艺条件(烧结温度和烧结时间)制LiFePO4/C材料,以7℃/min加热到700℃,烧结10h,得到性能优良的LiFePO4/C复合材料,在0.1C下50次后容量可达到140.4mAh/g;Wang等以磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖为原料,球磨均匀后以氮气为保护气氛,在650℃下煅烧9h后得到目标产物。
 
由以上实验我们不难看出固相合成法大的优点是设备和工艺简单,制备条件容易控制,较为适合工业化生产。其缺点是原材料固相不均匀,化学反应产物颗粒较大,粒度分布范围宽,产品批次一致性较差,对产品导电性、性等产生不利影响。

磷酸铁锂生产工艺

磷酸铁锂超细研磨
负材料主要分为以下三类:碳材料(石墨类)、金属氧化物材料以及合金材料,具体的各子类情况如下图所示。好的负材料应该满足如下要求:比高、相对锂电的电电势;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g);振实密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富、价格廉;在空气中稳定、副作用等。
负材料分类
现阶段,石墨材料是负材料的主流,未来石墨烯、钛酸锂、硅碳复合材料未来其良好发展前景。

目前,硅碳负研磨主要用到0.1mm,0.2mm,0.3mm的氧化锆珠,终可以磨到D50:50-80nm

锂电子电池生产中常用到的锆珠规格