什么是磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰是主流的鋰電池正極材料，簡稱LFP，化學(xué)式為LiFePO4。LiFePO4主要用于各種鋰離子電池。與傳統(tǒng)的鋰離子二次電池正極材料相比，LiFePO4來源更廣，價(jià)格更低，更環(huán)保。

LiFePO4電池在安全性、成本、高溫性能和循環(huán)性能方面具有突出優(yōu)勢。它們是商用電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池的理想正極材料，也廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，如家用備用電源powerwall電池、便攜式電池站和大型儲(chǔ)能電站等。

LiFePO4正極材料的性能在一定程度上取決于材料的形狀、顆粒的大小和原子的排列，因此制備過程尤為重要。

 

磷酸鐵鋰材料市場調(diào)研報(bào)告

目前工業(yè)生產(chǎn)磷酸鐵鋰的主流工藝有：草酸亞鐵法、氧化鐵紅法、全濕法（水熱合成）、磷酸鐵法和自熱蒸發(fā)液相法。其中，草酸亞鐵工藝是早期最常見的制備工藝，該路線下的LiFePO4成本相對較高。

全濕法是一種相對先進(jìn)的制備工藝，但該工藝需要在高溫高壓下反應(yīng)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。通過鐵紅工藝制備的LiFePO4通常性能較差，磷酸鐵工藝最有可能發(fā)展成為制備磷酸鐵鋰的標(biāo)準(zhǔn)工藝。

 

草酸亞鐵法

草酸亞鐵法是早期常用的制備工藝。以碳酸鋰和氫氧化鋰為鋰源，草酸亞鐵為鐵源，將原料球磨干燥后，在惰性氣體或還原性氣氛中，隨著一定的升溫，加速加熱至一定溫度，反應(yīng)一段時(shí)間后冷卻。

優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化

缺點(diǎn)：顆粒大小不易控制，分布不均勻，形狀不規(guī)則，合成過程需要惰性氣體保護(hù)。

 

氧化鐵紅法

氧化鐵紅粉末制劑

 

 

1.加入硫酸溶解廢鐵，得到FeSO4

2.加入NaOH，與FeSO4反應(yīng)得到沉淀的Fe（OH）2

3.燒結(jié)后Fe（OH）2分解為Fe2O3

4.用水洗滌除去Fe2O3中的Na雜質(zhì)

 

磷酸鐵鋰制劑

1.用磷酸二氫銨和碳酸鋰分散研磨氧化鐵紅粉末

2.噴霧干燥

3.高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)

4.研磨生產(chǎn)LFP

 

FRM系列高速攪拌機(jī)

 

 

循環(huán)攪拌球磨機(jī)QX系列

 

 

優(yōu)點(diǎn)：原材料價(jià)格低，提高了材料的導(dǎo)電性

缺點(diǎn)：使用硫酸，不易控制；過程中需要排放大量廢水，同時(shí)產(chǎn)生大量氨氣，處理難度大，環(huán)保壓力大。

 

全濕法

全濕法（水熱法）是一種比較先進(jìn)的制備工藝。它是將硫酸亞鐵、氫氧化鋰和磷酸溶解在水或其他溶劑中，通過水熱過程進(jìn)行反應(yīng)以合成LiFePO4的過程。

 

 

VCJ系列高溫涂布機(jī)

 

 

優(yōu)點(diǎn)：相均勻，粉末粒度小，操作簡便，批料穩(wěn)定性好，原料廉價(jià)易得，不需要惰性氣氛。

缺點(diǎn)：粒度不均、相不純、設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜

 

磷酸鐵法

磷酸鐵制劑

1.加入硫酸溶解廢鐵，得到FeSO4

2.加入（NH4）3PO4與FeSO4反應(yīng)得到沉淀的FePO4

 

磷酸鐵鋰制劑

1.磷酸鐵和碳酸鋰或氫氧化鋰的分散和研磨

2.噴霧干燥

3.高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)

4.研磨生產(chǎn)LFP

 

棒銷分散機(jī)SMLYU系列

 

 

優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)性能好，價(jià)格低

缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長、能耗高、污染嚴(yán)重、批次穩(wěn)定性差

 

自熱蒸發(fā)液相法

1.硝酸鐵的制備

● 加入硝酸，與純鐵反應(yīng)得到Fe（NO3）3，放出一氧化氮

2.硝酸鋰的制備

● 加入硝酸，與碳酸鋰反應(yīng)生成硝酸鋰，并排放少量二氧化碳

3.磷酸鐵鋰的制備

● 在硝酸鋰中加入鐵源和磷源，加熱反應(yīng)生成LiFePO4-NH3，排出二氧化氮

● 流化床干燥

● 輥道窯燒結(jié)，分解LiFePO4·NH3得到LiFePO4

● 射流破碎

 

優(yōu)點(diǎn)：低溫性能優(yōu)異，循環(huán)性能好，能耗低，批次穩(wěn)定性好

缺點(diǎn)：純鐵沒有明顯的價(jià)格優(yōu)勢，硝酸具有較強(qiáng)的氧化性和腐蝕性，難以控制，反應(yīng)排出的一氧化氮和二氧化氮都是有毒氣體，該工藝的環(huán)保壓力巨大。工藝復(fù)雜，不利于成本控制。

 

攪拌球磨機(jī)SX系列

 

 

磷酸鐵鋰新技術(shù)介紹

目前，LiFePO4的利潤率正在不斷壓縮，急需新工藝、新產(chǎn)品來制備低成本的磷酸鐵。

 

新技術(shù)介紹：

1.利用廢鐵和磷酸制備磷酸鐵

 

Fe+2H3PO4→Fe（H2PO4）2+H2

Fe（H2PO4）2+氧化劑→FePO4

 

2.通過磷酸鐵和鋰源制備LFP

2FePO4+Li2CO3+2C→2 LiFePO4+C02+C0

 

3.大型設(shè)備（如大型砂磨機(jī)、大型噴霧干燥等，有助于提高單位生產(chǎn)能力）

 

優(yōu)勢：

● 廢鐵來源廣泛，價(jià)格低廉

● 磷酸不具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性，是一種相對安全、易于控制的酸

● 無有毒有害氣體排放，環(huán)保壓力低

● 工藝流程簡單，生產(chǎn)成本優(yōu)勢明顯

● 該工藝制備的LFP成本可控制在20000元/噸

 

納米顆粒分散器VSM系列

 

 

新工藝通過改變鐵源制備工藝，減輕了環(huán)保壓力，使磷酸鐵的生產(chǎn)成本顯著降低，制備工藝簡單。

其產(chǎn)品具有可實(shí)現(xiàn)大功率快速充放電、適應(yīng)超低溫和惡劣條件、安全可靠、壽命長、成本相對較低的特點(diǎn)，技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位。