磷酸鐵鋰燒結(jié)工藝

鐵會(huì)引起電池的微短路，是電池中最忌諱的，導(dǎo)致容易短路引起燃燒

從電池制備來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反響是一個(gè)雜亂的多相反響，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅(qū)體以及復(fù)原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價(jià)，燒結(jié)反響必須在復(fù)原性氣氛中進(jìn)行，而較強(qiáng)的復(fù)原性氣氛在將三價(jià)鐵離子復(fù)原成正二價(jià)鐵離子的過(guò)程中，存在將正二價(jià)鐵離子進(jìn)一步復(fù)原成微量單質(zhì)鐵的可能性。

磷酸鐵鋰燒結(jié)工藝原理

　　磷酸鐵鋰電池概念股（相關(guān)個(gè)股） 　　中信國(guó)安：深圳貝特瑞是中國(guó)寶安控股55％的子公司，是國(guó)內(nèi)鋰電池碳負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)制定者。深圳貝特瑞從事磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)，具有磷酸鐵鋰正極材料1500噸/年的產(chǎn)能。公司的磷酸鐵鋰正極材料實(shí)際產(chǎn)能為800噸/年，產(chǎn)量只有40多噸/年，主要給大型電池廠商實(shí)驗(yàn)供貨，如天津力神、江蘇雙登等。 　　杉杉股份：杉杉股份是全國(guó)規(guī)模最大的鋰電池綜合材料供應(yīng)商。國(guó)內(nèi)最大，世界前三甲的正極材料供應(yīng)商。最有潛力成為未來(lái)鋰電行業(yè)明星企業(yè)，擁有完整的鋰離子電池材料產(chǎn)品體系，電池材料的收入已經(jīng)占到公司主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的40％，這是目前上市公司中占比最大的。杉杉股份是具備“磷酸鐵鋰”生產(chǎn)技術(shù)并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)的公司，擁有目前全部4種磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)能力。 　　華芳紡織：華芳紡織控股70%的江蘇力天新能源科技股份有限公司，所研發(fā)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池材料出口美國(guó)。一期建筑面積24000平方米，總投資4.5億元，注冊(cè)資本1.08億元，主要研發(fā)、生產(chǎn)、銷售磷酸鐵鋰電池，替代電動(dòng)自行車鉛蓄電池、配套電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，年產(chǎn)鋰電池32萬(wàn)安時(shí)、鋰電池電解液1200噸，預(yù)計(jì)年銷售10億元。 　　六國(guó)化工：六國(guó)化工與四川大學(xué)簽署了《磷酸鐵、磷酸鐵鋰技術(shù)研究與生產(chǎn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)合同》，正式進(jìn)軍新能源電池領(lǐng)域。如果項(xiàng)目順利達(dá)成，鋰電領(lǐng)域一個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將橫空出世。力爭(zhēng)1年之后試產(chǎn)，量產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的磷酸鐵鋰。 　　橫店?yáng)|磁：橫店?yáng)|磁與上海交大合作開(kāi)始研發(fā)，已提出關(guān)于《鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的微波快速固相燒結(jié)方法》的發(fā)明專利申請(qǐng)。金華市科學(xué)技術(shù)局組織對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了評(píng)審并通過(guò)了省級(jí)新產(chǎn)品認(rèn)定。公司生產(chǎn)的產(chǎn)品的電性能的克容量約為137mAh/g（理論的電性能克容量為170mAh/g），2013年3月進(jìn)行批量試產(chǎn)。

錳酸鋰燒結(jié)工藝

鋰電池三元正極材料的生產(chǎn)工藝流程。鋰電池三元正極材料主導(dǎo)未來(lái)趨勢(shì)，高鎳、高電壓引領(lǐng)技術(shù)變革。隨著新能源汽車對(duì)續(xù)航里程的標(biāo)準(zhǔn)提高，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池逐漸讓位給三元正極材料電池。由于目前市場(chǎng)上能量密度高的動(dòng)力電池正極材料均是不同配比的三元材料,所以本文就以三元材料入手,開(kāi)始介紹材料的工業(yè)化生產(chǎn)方法。

鋰電池三元正極材料的生產(chǎn)工藝流程

鋰電池三元材料生產(chǎn)的三大主要環(huán)節(jié)是混料磨料、高溫?zé)Y(jié)、粉碎分解，每個(gè)環(huán)節(jié)的控制以及設(shè)備的性能都會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生直接或間接的影響。其中分級(jí)、篩選和包裝是三元材料的最后環(huán)節(jié)，我們來(lái)了解下這些環(huán)節(jié)。

●分級(jí)

三元鋰電池材料粒度分布會(huì)影響材料的比表面積、壓實(shí)密度、極片加工性能及電池的電性能。而粉碎設(shè)備只能控制材料的粒徑，卻不能控制材料的粒度分布，若要控制材料的粒度分布，就要用到分級(jí)設(shè)備。三元材料的分級(jí)一般在氣流粉碎機(jī)之后加上氣流分級(jí)裝置，直接對(duì)粉碎后的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)。

根據(jù)三元材料的粒度分布要求，可選擇不同的氣流分級(jí)機(jī)和分級(jí)工藝。

●篩分

為了避免材料中含有異物或粗大顆粒，還需對(duì)鋰電池三元材料進(jìn)行篩分。三元材料的Dmax至少小于50μm，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)Dmax超標(biāo)的情況。振動(dòng)篩篩分效率高，一般是80%~95%；篩分原料粒度的范圍大，從大于250mm到0.1mm或0.01mm；單位面積產(chǎn)量大；易于調(diào)整，篩孔較少堵塞。這種篩子需要專門的傳動(dòng)設(shè)備且消耗動(dòng)力。

對(duì)于振動(dòng)篩的整個(gè)工作而言，最主要的部件是篩網(wǎng)、電機(jī)和軸承。在鋰電池三元材料的使用中，篩網(wǎng)的選擇很關(guān)鍵。因?yàn)槿牧系闹瞥踢^(guò)程應(yīng)避免帶入鐵雜質(zhì)或者其他金屬，所以篩網(wǎng)的材質(zhì)需要選擇非金屬材質(zhì)，且要耐堿腐蝕。

●包裝

三元鋰電池材料包裝一般采用真空包裝或真空后再充入惰性氣體。真空包裝機(jī)品種較多，通常分為機(jī)械擠壓式、插管式、室式輸送帶式、旋轉(zhuǎn)臺(tái)式和熱成型式等。機(jī)械擠壓式真空包裝原理是：包裝袋充填結(jié)束后，在其兩側(cè)用海綿等彈性物品將袋內(nèi)的空氣排除，然后進(jìn)行封口。這種方法最簡(jiǎn)單，但真空度低，用于真空度要求不高的場(chǎng)合。

目前，鋰電池正極材料以鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元系正極材料為主，主要應(yīng)用在3C、動(dòng)力電池、和儲(chǔ)能領(lǐng)域。目前，鋰離子電池正極材料以鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元系正極材料為主，主要應(yīng)用在3C、動(dòng)力電池、和儲(chǔ)能領(lǐng)域。

鋰電池三元正極材料因量產(chǎn)技術(shù)還剛剛起步，在電池工藝、配套技術(shù)、應(yīng)用特性、安全策略等方面還需要長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累才能走上光明之路。

從鋰電材料發(fā)展看，不可逆轉(zhuǎn)的高能量密度發(fā)展迫求，使得三元電池成為大勢(shì)所趨，同時(shí)帶動(dòng)三元鋰電池材料市場(chǎng)需求上升。隨著電池及鋰電材料企業(yè)產(chǎn)能相繼釋放，企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)將加劇，企業(yè)唯有不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，把握核心技術(shù)，提升自身產(chǎn)品品質(zhì)才能謀求更大發(fā)展。

三元鋰電池正極材料未來(lái)幾年將受益于新能源汽車快速發(fā)展與三元正極滲透率不斷提升兩大促進(jìn)因素，有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)年復(fù)合增速80%。三元鋰電池相比于磷酸鐵鋰電池具備更高的能量密度，符合車型升級(jí)趨勢(shì)，因此三元材料的比重在逐步提升。

磷酸鐵鋰燒結(jié)工藝流程圖

         磷酸錳鐵鋰燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生哪些氣體：CO2、CO、H2、C2H4、CH4、C2H6和C3H6是磷酸錳鐵鋰熱失控中產(chǎn)生最常見(jiàn)的七種氣體。

       磷酸錳鐵鋰是在磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上，添加部分錳元素而獲得的新型正極材料。磷酸錳鐵鋰和磷酸鐵鋰相比，不僅保留了磷酸鐵鋰電芯的安全性及低成本特性，且具有更高的電壓平臺(tái)，能量密度比后者高出15%左右。

磷酸鐵鋰燒結(jié)溫度

磷酸鐵鋰固相法是將磷酸鐵原料與碳酸鋰固相研磨混合后高溫（800攝氏溫度）燒結(jié)反應(yīng)而成，濕相法是將磷酸鐵原料與氫氧化鋰溶解在液體中反應(yīng)而生成的。

磷酸鐵鋰燒結(jié)工藝出現(xiàn)紅缽

　　(一) 變形：產(chǎn)品燒成變形是陶瓷行業(yè)最常見(jiàn)、最嚴(yán)重的缺陷，如口徑歪扭不圓，幾何形狀有不規(guī)則的改變等。主要原因是裝窯方法不當(dāng)。如匣缽柱行不正，匣缽底或墊片不平，使窯車運(yùn)行發(fā)生震動(dòng)，影響到產(chǎn)品的變形。另外，產(chǎn)品在燒成中坯體預(yù)熱與升溫快時(shí)，溫差大易發(fā)生變形。燒成溫度過(guò)高或保溫時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)造成大量的變形缺陷。使用的匣缽高溫強(qiáng)度差、或涂料抹不平時(shí)也會(huì)造成燒成品的變形。　　(二) 開(kāi)裂：開(kāi)裂指制品上有大小不同的裂紋。其原因是坯體入窯水分太高(大于2%以上)，預(yù)熱升溫和冷卻太快，導(dǎo)致制品內(nèi)外收縮不勻。有的是坯體在裝缽前已受到碰撞有內(nèi)傷。坯體厚薄不勻，配件(如壺把、咀等)重量過(guò)大或粘結(jié)不良也會(huì)造成制品開(kāi)裂。防止的辦法是：(1)入窯坯體水分小于2%，車速適當(dāng)減少冷卻量。(2)裝窯時(shí)套裝操作謹(jǐn)慎，墊片與坯體配方一致。配件大小、重量與粘接位置恰當(dāng)。有的在粘接泥漿中加入10-15%的釉料，可以使咀、把與主體牢固熔接一體，如此可克服開(kāi)裂缺陷。　　(三) 起泡：燒制品起泡有坯泡與釉泡兩種。坯泡分為氧化泡與還原泡兩種。氧化泡指坯泡外面覆蓋釉層，斷面呈灰黑色，多形成于窯內(nèi)低溫部位。主要是瓷胎與釉料中的分解物未能充分氧化，燒失物未完全排除所致。予熱升溫快，氧化分解階段時(shí)間短、氧化結(jié)束時(shí)窯內(nèi)溫度過(guò)低，上下溫度差過(guò)大。在坯釉料中，碳酸鹽。硫酸鹽及有機(jī)雜質(zhì)含量較多等都是造成產(chǎn)品起泡的主因。此外時(shí)裝車密度不當(dāng)、入窯水份高等原因亦須注意。 還原泡又稱過(guò)火泡，斷而發(fā)黃，多發(fā)生于高溫近噴火口處的制品。主要由于坯體內(nèi)硫酸鹽與高價(jià)鐵還原不足，強(qiáng)還原氣氛不足及燒成溫度過(guò)高造成。釉泡系沉積炭及分解物在釉熔前未能燒盡揮發(fā)，氣體被阻于釉面層中形成。若延長(zhǎng)釉熔時(shí)間或適當(dāng)平燒即可解決?！　?四)陰黃：制品表面發(fā)黃或斑狀發(fā)黃，有的斷面也有發(fā)黃現(xiàn)象，多出現(xiàn)在高火位處。主要原因是升溫太快，釉熔融過(guò)早，還原氣氛不足、而使瓷胎中的fe2o3未能還原成feo。此外，裝缽柱太低，窯頂局部產(chǎn)品溫度偏高而還原不足也會(huì)形成陰黃缺陷。在產(chǎn)品原料中tio2含量太高，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黃，如若在坯料中加入微量coo，可遮蓋產(chǎn)品的黃色?！　?五) 煙熏：不論采用何種燃料都會(huì)發(fā)生煙熏現(xiàn)象。煙熏指產(chǎn)品表面呈灰色或不純正的白色。主要由于坯體氧化不完全或還原過(guò)早使坯內(nèi)炭素、有機(jī)物或低溫碳未能燒盡在釉層封閉之前。有時(shí)煙氣倒流也會(huì)熏蝕釉面。若釉料中鈣含量偏高也易形成煙熏缺陷?！　?六) 針孔：指產(chǎn)品釉面出現(xiàn)微小凹痕或小孔。形成此類缺陷一是坯料中有機(jī)物。碳素、氧化鐵含量較高，當(dāng)升溫快時(shí)燒失物未能完全燒盡揮發(fā)而到后期高溫階段才逸出釉面，形成宛如微觀火山狀的針孔。此外，高溫爐還原氣氛太弱，噴火口部位產(chǎn)品再次被氧化也會(huì)造成針孔。再者，當(dāng)釉料流動(dòng)性差或施釉過(guò)薄時(shí)也會(huì)發(fā)生針孔缺陷?！　?七) 桔釉：制品釉面不平、呈桔皮狀。一般發(fā)生于盤、碟類或瓷板磚類制品。主要原因是釉面波化時(shí)升溫過(guò)快，燒成溫度過(guò)高使釉面產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象所致。另外釉漿厚薄不均、高溫流動(dòng)性差及釉料研磨不細(xì)等都是形成桔釉缺陷的癥結(jié)所在?！　?八) 驚釉：產(chǎn)品釉面有發(fā)絲粗的裂紋。主要原因是坯、釉膨脹系數(shù)相差較大形成。這就需要重新調(diào)整坯。釉配料配方。此外燒成溫度過(guò)高、冷卻制度不合理或釉層過(guò)厚也會(huì)形成驚釉缺陷?！　?九) 生燒與過(guò)燒：生燒的制品外觀發(fā)黃、吸水率偏高、釉面光澤差而粗糙、強(qiáng)度低、敲打時(shí)聲音渾濁。過(guò)燒時(shí)產(chǎn)品發(fā)生變形，釉面起泡或流釉。主要原因在燒成溫度偏高或偏低，高溫保溫時(shí)間控制不當(dāng)，裝車密度不合理或燒成溫差大等產(chǎn)生局部過(guò)燒或生燒?！　?十) 無(wú)光：亦稱消艷。產(chǎn)生釉面無(wú)光的原因是釉面形成微細(xì)體和釉層熔融不良，因此形成釉面無(wú)光缺陷?？稍诶鋮s初期采取快速冷卻，防止釉面層析晶。提高釉面光澤度。

磷酸鐵鋰的制造工藝

1、選用合適的電芯，電芯類型，電壓，內(nèi)阻需要匹配，組裝前請(qǐng)對(duì)電芯做好均衡。剪切電極并打孔。

2、依據(jù)孔計(jì)算好距離，裁制絕緣板。(組裝電池組除了著重于絕緣、防水、體積、容量方面，還有更重要的為散熱作些考慮）

3、上好螺絲，請(qǐng)使用法蘭螺母，防止螺帽脫落，上好螺絲連接好，就可以固定住磷酸鐵鋰電池組了。

4、連接并焊線，連接電壓采集線（均衡線）的時(shí)候，不要外接保護(hù)板，避免保護(hù)板意外燒壞。

5、絕緣硅膠再次固定，這種硅膠時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)固化。

6、安放保護(hù)板，如果之前忘記做電芯的均衡，這是鋰電池組裝前的最后機(jī)會(huì)了，可以通過(guò)單串做均衡。

7、再用絕緣板來(lái)固定整個(gè)磷酸鐵鋰電池組，用尼龍膠帶封裝，尼龍膠帶比較耐力，請(qǐng)注意我們一直不使用鋼鐵材質(zhì)的外殼，鋼鐵材質(zhì)的外殼固然美觀堅(jiān)固，但是電芯結(jié)合度很難保障，一些外殼未處理好很可能會(huì)劃傷電芯造成漏液，甚至因絕緣不好引起事故。

8、再整體封裝電芯，請(qǐng)務(wù)必固定好電芯和保護(hù)板，一定選擇優(yōu)質(zhì)電芯，在組裝前對(duì)電芯盡心檢測(cè)分選。

9、最后的封裝完成，輸出輸入均采用硅膠線。整體因?yàn)槭氰F鋰電芯，48V20AH的鋰電池組，電池組單重9公斤，重量是同等酸體電池的一半。

10、教程完成，磷酸鐵鋰電池組完成后做整組檢測(cè)，可以滿足我們的要求

磷酸鐵鋰燒結(jié)工藝參數(shù)

磷鐵電池是磷酸鐵鋰電池的簡(jiǎn)稱，它與鈉電池的區(qū)別具體如下:

     鈉離子電池的優(yōu)點(diǎn)

1、鈉離子資源豐富與其它電池材料相比，獲取資源方便，有利于將行業(yè)最大化。

2、成本低廉，由于納離子電池批量生產(chǎn)，價(jià)格會(huì)越來(lái)越便宜，這就是鈉離子資源豐富，開(kāi)采成本低。

3、安全性高，鈉離子電池安全性高，過(guò)充、過(guò)放、短路、針刺、擠壓等安全試驗(yàn)都能順利通過(guò)，不易起火、爆炸。

    鈉離子電池的缺點(diǎn)

1、鈉離子電池能量密度低。目前，鈉離子電池的能量密度僅為80%的鋰離子電池\\%-90\\%。從兩者的電化學(xué)性質(zhì)來(lái)看，鋰離子的能量密度可達(dá)到150-250Wh/kg，在現(xiàn)有材料體系下，鈉離子電池的能量密度為100-150倍以上；Wh/kg，循環(huán)壽命約為2000倍。

2、需要完善供應(yīng)鏈。目前，鋰離子電池非常完善，鈉離子電池是一個(gè)新興行業(yè)，仍然落后于鋰離子電池。整個(gè)供應(yīng)鏈缺乏強(qiáng)大的企業(yè)保障，供應(yīng)鏈有待完善一、儲(chǔ)能磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)：

     磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)

1.磷酸鐵鋰電池的壽命長(zhǎng)，循環(huán)壽命在2000次以上,3C循環(huán)壽命達(dá)到800次以上。在同樣的條件下，磷酸鐵鋰電池可使用7到8年的時(shí)間。

2.使用安全。磷酸鐵鋰電池經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安全測(cè)試，即使在劇烈的碰撞中也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。

3.充電快速。使用專用充電器，1.5C充電40分鐘即可以使電池充滿,啟動(dòng)電流可達(dá)2C。

4.磷酸鐵鋰電池耐高溫，磷酸鐵鋰電池?zé)岱逯悼梢赃_(dá)到350到500攝氏度，工作溫度范圍寬廣(-20~ 75℃)，高溫(60℃)。

5.磷酸鐵鋰電池的容量大，能量密度是鉛酸電池的3~4倍，是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍。

     磷酸鐵鋰電池的缺點(diǎn)：

1、一致性差。磷酸鐵電池組壽命明顯低于單體。和其他電池相比磷酸鐵鋰電池組壽命沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)。在二手市場(chǎng)有大量未達(dá)到預(yù)期壽命就淘汰下來(lái)的電池組。

2、低溫性能不好。低于0度時(shí)容量下降快，在低溫下循環(huán)性能極差。

3、在磷酸鐵鋰制備時(shí)的燒結(jié)過(guò)程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質(zhì)