磷酸铁锂由2019年诺贝尔化学奖获得者John.B. Goodenough教授于1997年首次发现后,经过科学界、产业界20多年的不解努力,已经成为当下最主流的锂离子电池正极材料之一,被广泛应用于动力电池和储能领域。2023年实际出货量已经达到160万吨的规模,在整个国内的正极材料市场渗透率接近70%。
当下磷酸铁锂生产工艺已经非常成熟,细分起来主要有液相法、固相法两种。液相法则具有物相均匀、粒径分布窄等优点,但是工艺稍复杂,规模化生产难度大,同时面临的安全、环保压力比较大;固相法具有工艺简单、易于规模化生产,同时产品压实密度高,电性能优良,是目前最主流的生产路线。
当前最成熟的固相法工艺:
主要原材料:磷酸铁、碳酸锂、葡萄糖;
主要设备:砂磨机、喷雾干燥塔、辊道窑、气流粉碎磨;
核心工艺步骤:原材料经砂磨机纳米分散后,进入喷雾干燥塔除水造粒,然后进入辊道窑高温烧结,最后经气流粉碎磨粉碎到一定粒度后过筛包装得到成品。详细步骤如下:
该工艺设备成熟度高、自动化程度高,产品性能稳定可靠,已经经过市场充分验证,为绝大多数磷酸铁锂厂家使用。
但是细究起来尤其相比于锰酸锂、钴酸锂等传统锂电正极材料,仍然存在工艺复杂,高能耗环节多、生产效率低等缺点。
以锰酸锂生产工艺为例:
原材料:EMD、碳酸锂
主要设备:混料机、辊道窑、机械磨
核心工艺步骤:原材料经混料机混合后,进入辊道窑高温烧结,然后机械磨粉碎到一定粒度后过筛包装得到成品。主要工艺步骤如下示:
由上可以看出,相比而言,磷酸铁锂相比于锰酸锂工艺步骤多出砂磨、喷雾造粒二步,带来的问题是:生产效率低、高能耗步骤多,高价值设备多,固定资产投入大,投资收益率也相对降低。
锂电正极材料作为一个大类,目前商业化成熟的主要钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂四种。除磷酸铁锂外,其余三种都遵循简单的干法混料再烧结这样一个简单的合成路线。而钴酸锂、锰酸锂、三元材料也都是经过多年的市场充分验证,无论从产品性能还是稳定性、一致性上都没有问题,因此完全有理由认为磷酸铁锂也不应该例外。由此我们推断当下砂磨+喷雾的这么一套主流工艺可能不是最优技术路线,或者说不是最终的技术路线。
据了解,江苏优安时电池材料有限公司的吴雪峰团队采用了一种自研的干法混合设备,摒弃砂磨机、喷雾干燥塔、气流粉碎磨等高耗能、高价值设备,在业内首次实现了全干法的磷酸铁锂生产路线。该技术参考了锰酸锂的生产工艺:把原材料进行简单干法混合后直接烧结,而后进行机械破碎,最后过筛包装。
该工艺单吨磷酸铁锂生产能耗可控制在1200度电左右,相比于现有主流生产工艺的5000度电,单吨能耗降低了70%以上。并且每万吨建设投入由1亿左右降低到3000万左右。产品性能上相比于现有市场上的产品也毫不逊色,极片压实最大可超过2.7g/cm3,克容量可达到160mAh/g左右。
江苏优安时目前已经建立了年产5000吨的产线,并实现批量生产和销售,初步验证了前文中的推断,磷酸铁锂生产工艺存在更优技术路线。时代车轮滚滚向前,技术进步永不停歇。市场永远需要更高效、节能的技术,更质优、价廉的产品。再整个新能源行业内卷到极致的情况下,下一代的磷酸铁锂生产技术呼之欲出。
1070

- 1Graphene oxide-modified electrospun polyvinyl alcohol nanofibrous scaffolds with potential as skin wound dressings
- 2凌聚机械旋转阀选型
- 3流动悬浮烘干焙烧装置
- 4博立飞旋转轴封产品介绍
- 5博立飞气动粉体蝶阀产品样册
- 6博立飞产品样册汇总
- 7博立飞企业资质
- 8煤气成分与热值监测-山西大型有色金属生产企业煤气巡检项目

- 纳米材料与类器官:从相互作用到个性化医疗的突破
- AFM、AHM等顶刊报道黑磷的最新研究进展
- 为什么中药碳点的研究进展值得关注?
- 高纯拟薄水铝石:开启材料科学新纪元的璀璨明珠
- 我司首席科学家程金生博士获得荷兰国际学术机构颁发的评审专家证书
- 为什么近期MOF材料的研究进展值得关注?
- 致密化压力对石榴石固态锂电池成型和性能的影响
- EVA型热熔胶书刊装订强度检测与质量控制研究
- 苏州碳丰科技首席科学家程金生老师以本公司名义在国际上发表关于石墨烯纤维的论文《石墨烯纤维纳米复合材料的合成及氨基酸检测的分析应用》:
- 介可视·散装物料库存管理雷达全景扫描系统在料仓、堆场中的应用
- 磷酸化修饰鬼臼果多糖的制备及生物活性
- DSR论文解读:Advanced Science News 报道中科院长春应化所新型非铂催化材料研究成果
- High-throughput preparation, scale up and solidification of andrographolide nanosuspension using hummer acoustic resonance technology(纳米混悬剂制备的前瞻性技术 - 蜂鸟声共振)
- 扫描电镜优秀论文赏析|飞纳台式扫描电镜电极材料上的应用
- 扫描电镜论文赏析-干旱影响杨树叶片及次生木质部发育的分子机制
- 压实度与密实度的区别
