リン酸鉄リチウム電池の製造、リン酸鉄リチウムの製造工程

リン酸鉄リチウムの導入

高性能二次グリーン電池としてのリチウムイオン電池は、Gaodianya、高エネルギー密度（体積エネルギー、質量比エネルギーを含む）、低自己放電率、広い動作温度範囲、長いサイクル寿命、環境保護、メモリー効果なし、大電流の充電と放電。リチウムイオン電池の性能の向上は、電極材料、特に正極材料の向上に大きく依存します。現在、最も広く研究されているポジティブ材料は、LiCoO2、LiNiO2、およびLiMn2O4です。しかし、コバルトの毒性と限られた資源、リチウムニッケル酸の調製の難しさ、リチウムマンガン酸の貧弱な環状特性と高温特性などの要因により、それらは制限されています。それらのアプリケーションと開発。したがって、リチウムイオン電池の開発には、新しい高エネルギーで安価なカソード材料の開発が非常に重要です。

1997年に、Padhi等。かんらん石構造のリン酸鉄リチウム（LiFePO4）は、リチウムを可逆的にはめ込むことができ、高容量、優れたサイクル性能、安定した電気化学的性能、および低価格の特性を備えていると報告されています。これは、特に強力なリチウムイオン電池材料として、グリーンポジティブ材料の好ましい世代です。リン酸鉄リチウムの発見は、国内外の電気化学分野の多くの研究者の注目を集めています。近年、リチウム電池の用途が増えるにつれ、LiFePO4に関する研究がますます行われています。

リン酸鉄リチウムの構造

リン酸鉄リチウム（LiFePO4）はかんらん石構造をしており、わずかに歪んだ六角形の密な蓄積です。その空間群はPmnb型であり、結晶構造を図2.1に示します。

リン酸鉄リチウムの詳細な製造工程

LiFePO4は、FeO6八面体とPO4四面体で構成され、空間骨格を形成します。 Pは四面体の位置を占め、FeとLiは八面体のギャップに埋められます。ここで、Feは八面体の角形の位置を占め、Liは同一平面上の八面体の位置を占めます。格子のFeO6八面体は2つのFeO6八面体と1つのPO4四面体に共通であり、PO4四面体は1つのFeO6八面体と2つのLiO6八面体に共通です。ほぼ六角形の蓄積された酸素原子が密に配置されているため、リチウムイオンは2次元平面上にしか存在しないと見なすことができ、したがって理論密度は比較的高くなります（3.6g / cm3）。この構造では、金属リチウムに対するFe2 + / Fe3 +の電圧は3.4Vであり、材料の理論上の比容量は170 mA・h / gです。強力なPOM共有結合が材料に形成され、材料の結晶構造を大幅に安定させ、材料の高い熱安定性をもたらします。

王ら。 LiFePO4の化学的性質の詳細な分析を行いました。図2.2は、LiFePO4の周期的負荷ボルタンメトリーであり、CV図に2つのピークを形成し、アノードスキャン中にLi +がLixFePO4構造から除去されます。酸化ピークは3.52Vで形成されます。 4.0から3.0までスキャンしたときにLi +がLixFePO4構造に埋め込まれている場合、対応する還元ピークが3.32Vに形成されます。 CV曲線のレドックスピークは、LiFePO4電極で可逆的なリチウムイオン架橋が発生していることを示しています。

リン酸鉄リチウムの性質

1）高エネルギー密度

その理論上の比容量は170mAh / gであり、製品の実際の比容量は140mAh / g（0.2 C、25°C）を超える可能性があります。

2）セキュリティ

現在、最も安全なリチウムイオン電池のカソード材料です。人体に有害な重金属元素は含まれていません。

3）長寿命

100％DOD条件下では、2,000回以上の充電と放電が可能です。 （理由：リン酸鉄リチウム格子の安定性が良く、リチウムイオンの埋め込みと不活性化は格子にほとんど影響を与えないため、可逆性が良好です。欠点は、電極イオンの伝導性が悪いことです。大電流の充電と放電に適しており、アプリケーションでブロックされます。解決策：電極表面は導電性材料でコーティングされ、電極修飾用にドープされています。））

リン酸鉄リチウム電池の耐用年数は使用温度と密接に関係しており、使用温度が低いか高いかは、充電および放電プロセスと使用プロセスにおいて大きなマイナスの可能性があります。特に中国北部の電気自動車に使用されているリン酸鉄リチウム電池は、正常に電力を供給できないか、秋冬の電力供給が低すぎるため、性能を維持するために作業環境の温度を調整する必要があります。現在、リン酸鉄リチウム電池の温度環境を解決するためには、スペース制限の問題を考慮する必要があります。より一般的な解決策は、エアロゲルフェルトを断熱層として使用することです。

4）充電性能

リン酸第二鉄リチウム正極材料のリチウム電池は、高速で充電でき、1時間以内にできるだけ早く充電できます。

リン酸鉄リチウムの詳細な製造工程

リン酸鉄リチウムの製造工程

1、リン酸鉄乾燥水の除去

（1）オーブン乾燥工程：原料のリン酸鉄を入れたステンレス製の箱をオーブンに入れ、オーブンの温度を220±に調整します。

20°C、6〜10時間乾燥。コンバーターの焼結への次のプロセスから。

（2）コンバーターの焼結プロセス：コンバーターの加熱と要件を満たすための窒素の通過、フィード（上部プロセスのベーキングルームから）

材料）、温度調節540±20°C、焼結8〜12時間。

2、研削盤混合プロセス

通常の生産では、2台の研削盤が同時に稼働します。 2つのデバイスの材質と動作は同じです（1つは試運転中に別々に実行することもできます）。手順は次のとおりです。

（1）炭酸リチウム粉砕：炭酸リチウム13Kg、ショ糖12Kg、純水50Kg、混合粉砕1〜2時間の秤量。一時停止します。

（2）混合粉砕：リン酸鉄50Kg、純水25Kg、混合粉砕を1〜3時間加えます。停止し、分散機に供給します。サンプリングの粒度。

（3）洗浄：100Kgの純水、3〜5回の洗浄グラインダー、ローションをすべて分散機に移します。

3、分散機械材料分散プロセス

（1）2〜2個のグラインダー（または1個のグラインダーを2回混合）を混合した約500Kgの材料（洗浄グラインダーの材料を含む）を分散機に移し、100Kgの純水を加え、攪拌速度を調整し、1分間完全に攪拌して分散させます。 -2時間。噴霧乾燥装置にポンプで注入するのを待ちます。

4、噴霧乾燥プロセス

（1）噴霧乾燥装置の入口温度を220±20°C、出口温度を110±10°C、供給速度を80 Kg / hrに調整します。次に、供給噴霧乾燥が乾燥材料を与え始める。

（2）スプレー粒子の大きさに応じて固形分を15％〜30％に調整できます。

5、油圧プレス材料パック材料調整150トンと175トンの油圧プレス圧力、金型でロードされたスプレー乾燥材料で、一定期間圧力を保持し、ブロックに圧縮されます。キャセロールをプッシュボード炉に入れます。同時に、圧縮された材料と比較するために、バルクサンプルのいくつかのグループが配置されます。

6、最初の加温でプッシュプレート炉を焼結し、窒素を通過させ、100 ppm以下の雰囲気要件に到達し、300〜550°Cの加温セクションに従って、棺をプッシュプレート炉に押し込みます。4〜6時間。恒温セクション750°C8-10時間;冷却セクションは6〜8時間実行されます。

7、ローラー圧力超微粉砕

押し板炉の材料を超微粉砕に投入し、回転速度を調整し、ローラー圧粉砕を超微粉砕に送って粉砕します。バッチごとの粒度をテストします。

8、スクリーニング、パッケージング

粉砕材料のスクリーニングと包装。 5Kg、25Kgの2つの仕様。

9、検査、保管

製品検査、ライブラリへのラベル付け。製品名、検査官、材料バッチ、日付を含みます。

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