Processus de production courante du phosphate de fer lithié
Qu'est-ce que le phosphate de fer lithié ?
Les batteries LiFePO4 présentent des avantages exceptionnels en termes de sécurité, de coût, de performance à haute température et de cycle. Ce sont des matériaux de cathode idéaux pour les batteries lithium-ion des véhicules électriques commerciaux, et ils sont également largement utilisés dans le domaine du stockage de l'énergie, comme l'alimentation électrique de secours à domicile. batterie powerwall, station de batterie portable et les grandes centrales électriques à accumulation d'énergie, etc.
Les performances du matériau de la cathode LiFePO4 dépendent dans une certaine mesure de la forme du matériau, de la taille des particules et de la disposition des atomes, de sorte que le processus de préparation est particulièrement important.
À l'heure actuelle, les principaux procédés de production industrielle de phosphate de fer lithié sont les suivants : méthode de l'oxalate ferreux, méthode de l'oxyde de fer rouge, méthode entièrement humide (synthèse hydrothermale), méthode du phosphate de fer et méthode de l'évaporation autothermique en phase liquide. Parmi eux, le procédé à l'oxalate ferreux est le procédé de préparation le plus courant au stade initial, et le coût du LiFePO4 par cette voie est relativement élevé.
Le procédé par voie humide intégrale est un procédé de préparation relativement avancé, mais il nécessite une réaction à haute température et à haute pression, ce qui n'est pas propice à la production industrielle. Le LiFePO4 préparé par le procédé au rouge de fer a généralement des performances médiocres, et le procédé au phosphate de fer est le plus susceptible de devenir un procédé standard pour la préparation du phosphate de fer lithié.
Méthode de l'oxalate ferreux
La méthode de l'oxalate ferreux est un procédé de préparation courant au stade initial. Le carbonate de lithium et l'hydroxyde de lithium sont utilisés comme sources de lithium, et l'oxalate ferreux est utilisé comme source de fer. Après broyage à billes et séchage des matières premières, dans un gaz inerte ou une atmosphère réductrice, on accélère le chauffage jusqu'à une certaine température avec une certaine augmentation de la température, et on réagit pendant un certain temps pour refroidir.
Avantages : processus simple, facile à industrialiser
Inconvénients : La taille des particules n'est pas facile à contrôler, la distribution est inégale, la forme est irrégulière et le processus de synthèse nécessite une protection par gaz inerte.
Méthode de l'oxyde de fer rouge
Préparation de poudre d'oxyde de fer rouge
1. Ajouter de l'acide sulfurique pour dissoudre la ferraille et obtenir du FeSO4
2. Ajouter du NaOH, réagir avec du FeSO4 pour obtenir du Fe(OH)2 précipité.
3. Le Fe(OH)2 est décomposé en Fe2O3 après frittage.
4. Éliminer les impuretés Na dans Fe2O3 par lavage à l'eau
Préparation de phosphate de fer et de lithium
1. Disperser et broyer la poudre rouge d'oxyde de fer avec du dihydrogénophosphate d'ammonium et du carbonate de lithium.
2. Séchage par pulvérisation
3. Frittage à haute température pour la réaction
4. Broyage pour produire des LFP
Mélangeur à grande vitesse série FRM
Broyeur à billes à circulation et agitation série QX
Avantages : faible prix des matières premières, meilleure conductivité électrique du matériau
Inconvénients : L'acide sulfurique est utilisé, ce qui n'est pas facile à contrôler ; une grande quantité d'eaux usées doit être rejetée au cours du processus, et une grande quantité de gaz ammoniac est générée en même temps, ce qui est difficile à gérer et exerce une forte pression sur la protection de l'environnement.
Méthode humide complète
La méthode entièrement humide (méthode hydrothermique) est un procédé de préparation relativement avancé. Il s'agit d'un processus dans lequel le sulfate ferreux, l'hydroxyde de lithium et l'acide phosphorique sont dissous dans de l'eau ou d'autres solvants, et la réaction est effectuée par un processus hydrothermal pour synthétiser le LiFePO4.
Machine de revêtement à haute température série VCJ
Avantages : phase uniforme, petite taille des particules de poudre, facilité d'utilisation, bonne stabilité des lots, matières premières bon marché et faciles à obtenir, pas d'atmosphère inerte requise.
Inconvénients : taille inégale des particules, phase impure, investissement important en équipement et processus compliqué
Méthode du phosphate de fer
Préparation de phosphate de fer
1. Ajouter de l'acide sulfurique pour dissoudre la ferraille et obtenir du FeSO4
2. Ajouter du (NH4) 3PO4 qui réagit avec le FeSO4 pour obtenir du FePO4 précipité.
Préparation de phosphate de fer et de lithium
1. Dispersion et broyage du phosphate de fer et du carbonate de lithium ou de l'hydroxyde de lithium
2. Séchage par pulvérisation
3. Frittage à haute température pour la réaction
4. Broyage pour produire des LFP
Broyeur à dispersion de barreaux série SMLYU
Avantages : bonne performance du cycle, prix bas
Inconvénients : cycle de production long, consommation d'énergie élevée, pollution importante, mauvaise stabilité des lots
Méthode d'évaporation autothermique en phase liquide
1. Préparation du nitrate de fer
● Ajouter de l'acide nitrique, réagir avec du fer pur pour obtenir du Fe(NO3)3, et rejeter de l'oxyde nitrique.
2. Préparation du nitrate de lithium
● Ajouter de l'acide nitrique, réagir avec du carbonate de lithium pour générer du nitrate de lithium, et rejeter une petite quantité de dioxyde de carbone.
3. Préparation du phosphate de fer lithié
● Ajouter une source de fer et une source de phosphore au nitrate de lithium, chauffer et faire réagir pour générer du LiFePO4 NH3, et rejeter du dioxyde d'azote.
● Séchage en lit fluidisé
● Frittage au four à rouleaux, décomposition de LiFePO4-NH3 pour obtenir LiFePO4.
● Écrasement des jets
Avantages : excellente performance à basse température, bonne performance de cycle, faible consommation d'énergie, bonne stabilité des lots
Inconvénients : Le fer pur n'a pas d'avantage évident en termes de prix, l'acide nitrique a de fortes propriétés oxydantes et corrosives, il est difficile à contrôler, l'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote rejetés par la réaction sont des gaz toxiques, et la pression de ce processus sur la protection de l'environnement est énorme. Le processus est compliqué, ce qui ne permet pas de contrôler les coûts.
Broyeur à billes à agitation série SX
Introduction de la nouvelle technologie du phosphate de fer lithié
À l'heure actuelle, la marge bénéficiaire du LiFePO4 est continuellement comprimée, et il est urgent de trouver de nouveaux procédés et de nouveaux produits pour la préparation de phosphate de fer à faible coût.
Introduction de nouvelles technologies :
1 Préparation du phosphate de fer à partir de déchets de fer et d'acide phosphorique
Fe+2H3PO4→Fe（H2PO4）2+H2
Fe（H2PO4）2+ agent oxydant→FePO4
2 Préparation de LFP à partir de phosphate de fer et de source de lithium
2FePO4+Li2CO3 +2C→2 LiFePO4+C02+C0
3. des équipements à grande échelle (tels que des moulins à sable à grande échelle, des pulvérisateurs à grande échelle, etc. le séchage, qui permet d'augmenter la capacité de production unitaire)
Avantage :
● Large éventail de sources de ferraille et prix peu élevés.
● L'acide phosphorique n'a pas de propriétés oxydantes et corrosives fortes, et c'est un acide relativement sûr et facile à contrôler.
● Pas d'émissions de gaz toxiques et nocifs, faible pression sur la protection de l'environnement.
● Le déroulement du processus est simple et l'avantage en termes de coûts de production est évident.
● Le coût des PPL préparés par ce procédé peut être maîtrisé à 20 000 RMB/tonne.
Disperseur de nanoparticules série VSM
Le nouveau procédé réduit la pression sur la protection de l'environnement en modifiant le processus de préparation de la source de fer, de sorte que le coût de production du phosphate de fer est considérablement réduit et que le processus de préparation est simple.
Grâce aux caractéristiques de ses produits, qui peuvent réaliser une charge et une décharge rapides à haute puissance, s'adapter à des températures très basses et à des conditions difficiles, à la sécurité, à la fiabilité, à une longue durée de vie et à un coût relativement faible, le niveau technologique est à la pointe du progrès dans le monde.
