鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3502次 | 2020年03月12日
如何弄懂磷酸鐵鋰(LFP)粉末制作
磷酸鐵鋰這種粉末,相信只要是接觸到鋰電的,就沒(méi)有不知道它的,從最早的大牛推出這種材料,到今天的各種商業(yè)化應(yīng)用,LFP粉末制作、LFP電池制作、LFP新能源電動(dòng)汽車,相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。可是作為對(duì)技術(shù)性要求很高的鋰電行業(yè),有時(shí)候路總是走得太快,像前兩年,我們都在追趕進(jìn)度,從三元的532,622到811,從半固態(tài)到全固態(tài)電池,甚至燃料鋰電池,我們的路走得太快,也有一些問(wèn)題暴露出來(lái)。一味追求高能量密度,電池的安全卻得不到進(jìn)一步提升。這也是最近各大公司開(kāi)始冷靜下來(lái),思考更多的東西。
磷酸鐵鋰材料,至于前世今天我就不多說(shuō)了,它具有較高安全性,能量密度比鉛酸電池高,(是比三元電池低,人家總得比下有余吧)并且制作工藝成熟。下面我將對(duì)這個(gè)材料的制作工藝,進(jìn)行一個(gè)分步介紹。
列一個(gè)簡(jiǎn)單的PFD:配料-->球磨-->砂磨-->噴霧干燥-->一粉-->燒結(jié)-->二粉-->成品包裝。
1.配料Batching
LFP粉末制作原材料一般就是那么幾種,磷源、鐵源、鋰源、碳源,所以一般會(huì)有磷酸鐵(磷源、鐵源)、碳酸鋰(鋰源)、葡萄糖(碳源),當(dāng)然還有一些其他的物料。嚴(yán)格意義來(lái)說(shuō),這個(gè)步驟不是很困難,只要做好兩點(diǎn),一是物料的重量,也就是配比,無(wú)論是某些高大上的公司使用的自動(dòng)投料機(jī),還是節(jié)儉一些的公司使用的人工配料,物料的重量都是這個(gè)工序最重要的參數(shù)。配比,是研發(fā)人員在實(shí)驗(yàn)室揮汗如雨從多種組合方案中得到的最優(yōu)組合,所以,為了尊重他們的勞動(dòng)成果和感謝他們的辛勤付出,我們LFP公司也是使用各種手段保證配比的準(zhǔn)確性;二是異物污染,這個(gè)想必不用多說(shuō),做鋰離子電池的都知道,過(guò)多污染物特別是磁性物質(zhì)的混入,對(duì)電池會(huì)有致命的打擊,自放電、微短路,嚴(yán)重點(diǎn)的起火爆炸。鋰離子電池廠的無(wú)塵、恒溫、干燥、低濕的環(huán)境,到了粉末廠你就別想了,很少有粉末廠會(huì)做粉塵和環(huán)境的控制,但我覺(jué)得這個(gè)工序還是應(yīng)該做好污染物控制以及避免交叉污染。
2.球磨Pre-mixing
也叫預(yù)混,原理如上動(dòng)圖顯示,是把剛才說(shuō)的幾種原材料按照一定的順序投入到預(yù)混罐中,和水一起進(jìn)行混合攪拌。預(yù)混并不能把漿料的粒徑變得很小,使用的鋯珠也比較大,通常有幾毫米,所以時(shí)間一般不長(zhǎng),漿料攪拌均勻后就可以了。同時(shí)可以測(cè)一下粘度和固含量,看是否滿足配比要求,可通過(guò)加水來(lái)降低固含量。要說(shuō)明的是,無(wú)論是球磨還是后面的砂磨,都是以漿料的形式存在,大家都知道,當(dāng)漿料在干燥去除水分后,就是干的粉末,這時(shí)再想把材料中的磁性物質(zhì)弄出來(lái),就不是一件很容易的事,所以在預(yù)混后,會(huì)對(duì)漿料進(jìn)行除磁。就是那種永磁除鐵器,8000Gs左右。
嗯,網(wǎng)上找了張圖片,湊合著看吧,差不多是這個(gè)樣子。
3.砂磨Milling
球磨合格后,漿料一般通過(guò)管道運(yùn)送到砂磨罐子中,砂磨的鋯珠比較小,往往不足1mm,這道工序?qū){料的粒徑要求嚴(yán)格,通常要磨到很細(xì),所以時(shí)間長(zhǎng),往往要幾個(gè)小時(shí)。漿料的流程是:首先從球磨罐子到砂磨A罐,A罐經(jīng)管道到砂磨機(jī),漿料經(jīng)砂磨機(jī)后流出,存儲(chǔ)在B罐,整個(gè)一批漿料磨完以后,漿料再?gòu)腂罐經(jīng)砂磨機(jī)到A罐。當(dāng)然,也可以單罐循環(huán),只不過(guò)時(shí)間可能要久一些。砂磨后我們會(huì)檢測(cè)粒徑(很重要),然后還有固含量、密度、PH值。同樣,這道工序除了要除磁,還要使用精密過(guò)濾器(幾百目根據(jù)實(shí)際需求)進(jìn)行過(guò)濾,謹(jǐn)防破損的鋯珠混入到漿料中流轉(zhuǎn)。
砂磨機(jī)差不多長(zhǎng)這樣,現(xiàn)在一般可以智能控制,管控砂磨的時(shí)間。