氣流粉碎機在磷酸鐵鋰制備中的應用

鋰電池

主要由正極材料、負極材料、電池隔膜、電解液以及電池殼體等材料組成。其中，正極材料是鋰電池的核心材料之一，其性能直接影響鋰電池的能量密度、安全性、壽命和應用等，在鋰電池材料成本中占比高達30-40%，是鋰電池產業鏈中規模最大、產值最高的材料。

根據材料體系，正極材料可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。其中，磷酸鐵鋰是一種由鋰源、鐵源、磷源和碳源為主要原料，經原料混合、干燥、燒結和粉碎等工序制作而成的橄欖石結構正極材料。

磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰的分子表達式為LiFePO4 ，其在鋰電池充放電過程中的作用原理為：當鋰電池充電時，鋰離子Li+從磷酸鐵鋰正極材料LiFePO4 中脫離，穿過電池隔膜和電解液后嵌入負極材料，完成充電過程，失去Li+的LiFePO4變成脫鋰產物—磷酸鐵FePO4。當鋰電池放電時，Li+從負極材料中脫離，穿過電池隔膜和電解液后回到正極材料，FePO4在Li+嵌入后變回LiFePO4 ，完成放電過程。

影響磷酸鐵鋰正極材料性能的重要因素

粒徑

磷酸鐵鋰晶體的粒度分布對正極材料的倍率性能產生較大影響。同等條件下，粒度分布越小，鋰離子傳輸路徑越短，鋰電池倍率性能更好，即鋰電池充放電速度更快。

比容量

磷酸鐵鋰的比容量對磷酸鐵鋰電池質量能量密度產生較大影響。同等條件下，比容量越高，鋰電池的質量能量密度越高，即與同等質量電池相比，電池容量更大。

壓實密度

磷酸鐵鋰的壓實密度對磷酸鐵鋰電池體積能量密度產生較大影響。同等條件下，壓實密度越高，鋰電池的體積能量密度越高，即與同等體積尺寸電池相比，電池容量更大。

比表面積

磷酸鐵鋰的比表面積對倍率性能、低溫性能產生較大影響。同等條件下，比表面積越大，正極材料與電解液的反應面積越大，導電性更好，因而倍率特性更好，即鋰電池充放電速度更快。

雜質含量

磷酸鐵鋰的雜質含量對磷酸鐵鋰電池電化學性能、安全性產生影響。雜質含量元素包括鈣、納、銅、鉻、鋅等元素。雜質含量過高將導致鋰電池自放電率增加，電池壽命縮短。過多的雜質造成電池內部隔膜受損幾率上升，電池安全性降低。

水分含量

磷酸鐵鋰的水分含量對磷酸鐵鋰電池電化學性能、安全性和壽命產生影響。水分含量過高，電解液易與水反應，生成氣體和氫氟酸，導致電池內部膨脹和腐蝕，降低電池安全性和電化學性能

其他指標

磷酸鐵鋰的粒型、振實密度、碳含量、酸堿度和其他電化學性能

磷酸鐵鋰的制備方法

磷酸鐵鋰制備方法眾多，可根據制備過程中材料的反應狀態分為固相合成法和液相合成法。

根據不同制備方法，磷酸鐵鋰的制備流程有所差異，對應設備也有所區別。以目前多數企業采用的固相法-碳熱還原法和行業頭部企業德方納米采用的液相法-自蒸發液相合成法為例，兩種制備方法制備流程和設備有所差異。相比而言，碳熱還原法制備流程較長，但設備更加常規，且制備條件更加可控。自熱蒸發液相合成法制備流程較短，但反應釜等設備在制備過程中的控制條件更嚴苛，且該設備一次性產出物較少，因此設備需求量大，設備投資更大。