Proceso principal de producción de fosfato de hierro y litio

Qué es el fosfato de hierro y litio

Las baterías de LiFePO4 presentan ventajas excepcionales en cuanto a seguridad, coste, rendimiento a altas temperaturas y rendimiento de ciclo. Son materiales de cátodo ideales para las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos comerciales, y también se utilizan ampliamente en el campo del almacenamiento de energía, como la alimentación eléctrica de reserva doméstica. batería powerwall, estación de baterías portátil y grandes centrales de almacenamiento de energía, etc.

El rendimiento del material catódico LiFePO4 depende en cierta medida de la forma del material, el tamaño de las partículas y la disposición de los átomos, por lo que el proceso de preparación es especialmente importante.

En la actualidad, los principales procesos para la producción industrial de fosfato de hierro y litio incluyen: el método del oxalato ferroso, el método del óxido de hierro rojo, el método completamente húmedo (síntesis hidrotérmica), el método del fosfato de hierro y el método de la fase líquida por evaporación autotérmica. Entre ellos, el proceso de oxalato ferroso es el proceso de preparación más común en la etapa inicial, y el coste del LiFePO4 por esta vía es relativamente alto.

El proceso completamente húmedo es un proceso de preparación relativamente avanzado, pero este proceso necesita reaccionar a alta temperatura y alta presión, lo que no es propicio para la producción industrial. El LiFePO4 preparado por el proceso del rojo de hierro suele tener un rendimiento deficiente, y lo más probable es que el proceso del fosfato de hierro se convierta en un proceso estándar para la preparación del fosfato de hierro y litio.

Método del oxalato ferroso

El método del oxalato ferroso es un proceso de preparación común en la etapa inicial. El carbonato de litio y el hidróxido de litio se utilizan como fuentes de litio, y el oxalato ferroso se utiliza como fuente de hierro, después de la molienda de bolas y el secado de las materias primas, en un gas inerte o atmósfera reductora, acelerar el calentamiento a una cierta temperatura con un cierto aumento de la temperatura, y reaccionar durante un período de tiempo para enfriarse.

Ventajas: proceso sencillo, fácil de industrializar
Desventajas: El tamaño de las partículas no es fácil de controlar, la distribución es desigual, la forma es irregular y el proceso de síntesis requiere protección con gas inerte.

Método del óxido de hierro rojo

Preparación de polvo rojo de óxido de hierro

1. Añadir ácido sulfúrico para disolver la chatarra y obtener FeSO4
2. Añadir NaOH, reaccionar con FeSO4 para obtener Fe(OH)2 precipitado.
3. El Fe(OH)2 se descompone en Fe2O3 tras la sinterización
4. Eliminar las impurezas de Na en Fe2O3 lavando con agua.

Preparación de fosfato de hierro y litio

1. Dispersar y moler el polvo rojo de óxido de hierro con dihidrogenofosfato de amonio y carbonato de litio.
2. Secado por pulverización
3. Sinterización a alta temperatura para la reacción
4. Rectificado para producir LFP

Mezcladora de alta velocidad serie FRM

Molino de bolas con agitación circulante serie QX

Ventajas: bajo precio de la materia prima, mejor conductividad eléctrica del material
Desventajas: Se utiliza ácido sulfúrico, que no es fácil de controlar; es necesario verter una gran cantidad de aguas residuales durante el proceso, y al mismo tiempo se genera una gran cantidad de gas amoniaco, que es difícil de manejar y ejerce una gran presión sobre la protección del medio ambiente.

Método húmedo completo

El método completamente húmedo (método hidrotérmico) es un proceso de preparación relativamente avanzado. Se trata de un proceso en el que el sulfato ferroso, el hidróxido de litio y el ácido fosfórico se disuelven en agua u otros disolventes, y la reacción se lleva a cabo mediante un proceso hidrotérmico para sintetizar LiFePO4.

Recubridora de alta temperatura serie VCJ

Ventajas: fase uniforme, pequeño tamaño de las partículas de polvo, fácil manejo, buena estabilidad de los lotes, materias primas baratas y fáciles de obtener, no requiere atmósfera inerte.
Desventajas: granulometría desigual, fase impura, gran inversión en equipos y proceso complicado

Método del fosfato de hierro

Preparación de fosfato de hierro
1. Añadir ácido sulfúrico para disolver la chatarra y obtener FeSO4
2. Añadir (NH4) 3PO4 para que reaccione con FeSO4 y obtener FePO4 precipitado.

Preparación de fosfato de hierro y litio 
1. Dispersión y molienda de fosfato de hierro y carbonato de litio o hidróxido de litio.
2. Secado por pulverización
3. Sinterización a alta temperatura para la reacción
4. Rectificado para producir LFP

Molino de varillas de dispersión serie SMLYU

Ventajas: buen rendimiento cíclico, bajo precio
Desventajas: ciclo de producción largo, alto consumo de energía, grave contaminación, escasa estabilidad de los lotes

Método de evaporación autotérmica en fase líquida

1. Preparación del nitrato férrico
● Añadir ácido nítrico, reaccionar con hierro puro para obtener Fe(NO3)3, y descargar óxido nítrico.
2. Preparación del nitrato de litio
● Añadir ácido nítrico, reaccionar con carbonato de litio para generar nitrato de litio y descargar una pequeña cantidad de dióxido de carbono.
3. Preparación del fosfato de hierro y litio
● Añadir fuente de hierro y fuente de fósforo al nitrato de litio, calentar y reaccionar para generar LiFePO4 NH3, y descargar dióxido de nitrógeno.
● Secado en lecho fluidizado
● Sinterización en horno de rodillos, descomponer LiFePO4-NH3 para obtener LiFePO4.
● Trituración a chorro

Ventajas: excelente rendimiento a baja temperatura, buen rendimiento de ciclo, bajo consumo de energía, buena estabilidad de lote
Desventajas: El hierro puro no tiene ninguna ventaja de precio evidente, el ácido nítrico tiene fuertes propiedades oxidantes y corrosivas, y es difícil de controlar, y el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno que se desprenden de la reacción son gases tóxicos, por lo que la presión de protección medioambiental de este proceso es enorme. El proceso es complicado, lo que no favorece el control de costes.

Molino de bolas de agitación serie SX

Introducción de la nueva tecnología del fosfato de hierro y litio

En la actualidad, el margen de beneficio del LiFePO4 se comprime continuamente, por lo que urgen nuevos procesos y nuevos productos para la preparación de fosfato de hierro de bajo coste.

Introducción de nuevas tecnologías:
1.Preparación de fosfato de hierro a partir de residuos de hierro y ácido fosfórico

Fe+2H3PO4→Fe（H2PO4）2+H2
Fe（H2PO4）2+agente oxidante→FePO4

2.Preparación de LFP mediante fosfato de hierro y fuente de litio
2FePO4+Li2CO3 +2C→2 LiFePO4+C02+C0

3.Equipos a gran escala (como molino de arena a gran escala, pulverizador a gran escala secado, lo que contribuye a aumentar la capacidad de producción unitaria)

Ventaja:
● Amplia gama de fuentes de chatarra y precios bajos.
● El ácido fosfórico no tiene fuertes propiedades oxidantes y corrosivas, y es un ácido relativamente seguro y fácil de controlar
● Sin emisiones de gases venenosos y nocivos, baja presión sobre la protección del medio ambiente.
● El flujo del proceso es sencillo y la ventaja del coste de producción es evidente
● El coste del LFP preparado mediante este proceso puede controlarse en 20.000 RMB/tonelada.

Dispersor de nanopartículas serie VSM

El nuevo proceso reduce la presión sobre la protección del medio ambiente al cambiar el proceso de preparación de la fuente de hierro, de modo que el coste de producción del fosfato de hierro se reduce considerablemente y el proceso de preparación es sencillo.

Con las características de sus productos, que pueden realizar cargas y descargas rápidas de alta potencia, adaptarse a temperaturas ultrabajas y condiciones duras, seguridad, fiabilidad, larga vida útil y coste relativamente bajo, el nivel tecnológico se sitúa en la posición de liderazgo mundial.