磷酸鐵鋰燒結工藝

鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的，導致容易短路引起燃燒

從電池制備來說，磷酸鐵鋰的固相燒結反響是一個雜亂的多相反響，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅體以及復原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價，燒結反響必須在復原性氣氛中進行，而較強的復原性氣氛在將三價鐵離子復原成正二價鐵離子的過程中，存在將正二價鐵離子進一步復原成微量單質鐵的可能性。

磷酸鐵鋰燒結工藝原理

　　磷酸鐵鋰電池概念股（相關個股） 　　中信國安：深圳貝特瑞是中國寶安控股55％的子公司，是國內鋰電池碳負極材料標準制定者。深圳貝特瑞從事磷酸鐵鋰材料的生產，具有磷酸鐵鋰正極材料1500噸/年的產能。公司的磷酸鐵鋰正極材料實際產能為800噸/年，產量只有40多噸/年，主要給大型電池廠商實驗供貨，如天津力神、江蘇雙登等。 　　杉杉股份：杉杉股份是全國規(guī)模最大的鋰電池綜合材料供應商。國內最大，世界前三甲的正極材料供應商。最有潛力成為未來鋰電行業(yè)明星企業(yè)，擁有完整的鋰離子電池材料產品體系，電池材料的收入已經占到公司主營業(yè)務收入的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”生產技術并已經實現小規(guī)模量產的公司，擁有目前全部4種磷酸鐵鋰正極材料的生產能力。 　　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)磷酸鐵鋰動力電池材料出口美國。一期建筑面積24000平方米，總投資4.5億元，注冊資本1.08億元，主要研發(fā)、生產、銷售磷酸鐵鋰電池，替代電動自行車鉛蓄電池、配套電動汽車動力電池，年產鋰電池32萬安時、鋰電池電解液1200噸，預計年銷售10億元。 　　六國化工：六國化工與四川大學簽署了《磷酸鐵、磷酸鐵鋰技術研究與生產應用開發(fā)合同》，正式進軍新能源電池領域。如果項目順利達成，鋰電領域一個強有力的競爭對手將橫空出世。力爭1年之后試產，量產出符合標準的磷酸鐵鋰。 　　橫店東磁：橫店東磁與上海交大合作開始研發(fā)，已提出關于《鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的微波快速固相燒結方法》的發(fā)明專利申請。金華市科學技術局組織對該項目進行了評審并通過了省級新產品認定。公司生產的產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月進行批量試產。

錳酸鋰燒結工藝

鋰電池三元正極材料的生產工藝流程。鋰電池三元正極材料主導未來趨勢，高鎳、高電壓引領技術變革。隨著新能源汽車對續(xù)航里程的標準提高，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰動力電池逐漸讓位給三元正極材料電池。由于目前市場上能量密度高的動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,開始介紹材料的工業(yè)化生產方法。

鋰電池三元正極材料的生產工藝流程

鋰電池三元材料生產的三大主要環(huán)節(jié)是混料磨料、高溫燒結、粉碎分解，每個環(huán)節(jié)的控制以及設備的性能都會對最終產品產生直接或間接的影響。其中分級、篩選和包裝是三元材料的最后環(huán)節(jié)，我們來了解下這些環(huán)節(jié)。

●分級

三元鋰電池材料粒度分布會影響材料的比表面積、壓實密度、極片加工性能及電池的電性能。而粉碎設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，就要用到分級設備。三元材料的分級一般在氣流粉碎機之后加上氣流分級裝置，直接對粉碎后的產品進行分級。

根據三元材料的粒度分布要求，可選擇不同的氣流分級機和分級工藝。

●篩分

為了避免材料中含有異物或粗大顆粒，還需對鋰電池三元材料進行篩分。三元材料的Dmax至少小于50μm，但有時會出現Dmax超標的情況。振動篩篩分效率高，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；單位面積產量大；易于調整，篩孔較少堵塞。這種篩子需要專門的傳動設備且消耗動力。

對于振動篩的整個工作而言，最主要的部件是篩網、電機和軸承。在鋰電池三元材料的使用中，篩網的選擇很關鍵。因為三元材料的制程過程應避免帶入鐵雜質或者其他金屬，所以篩網的材質需要選擇非金屬材質，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。真空包裝機品種較多，通常分為機械擠壓式、插管式、室式輸送帶式、旋轉臺式和熱成型式等。機械擠壓式真空包裝原理是：包裝袋充填結束后，在其兩側用海綿等彈性物品將袋內的空氣排除，然后進行封口。這種方法最簡單，但真空度低，用于真空度要求不高的場合。

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，主要應用在3C、動力電池、和儲能領域。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，主要應用在3C、動力電池、和儲能領域。

鋰電池三元正極材料因量產技術還剛剛起步，在電池工藝、配套技術、應用特性、安全策略等方面還需要長時間的經驗積累才能走上光明之路。

從鋰電材料發(fā)展看，不可逆轉的高能量密度發(fā)展迫求，使得三元電池成為大勢所趨，同時帶動三元鋰電池材料市場需求上升。隨著電池及鋰電材料企業(yè)產能相繼釋放，企業(yè)間競爭將加劇，企業(yè)唯有不斷加強技術創(chuàng)新，把握核心技術，提升自身產品品質才能謀求更大發(fā)展。

三元鋰電池正極材料未來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因素，有望在未來實現年復合增速80%。三元鋰電池相比于磷酸鐵鋰電池具備更高的能量密度，符合車型升級趨勢，因此三元材料的比重在逐步提升。

磷酸鐵鋰燒結工藝流程圖

         磷酸錳鐵鋰燒結時產生哪些氣體：CO2、CO、H2、C2H4、CH4、C2H6和C3H6是磷酸錳鐵鋰熱失控中產生最常見的七種氣體。

       磷酸錳鐵鋰是在磷酸鐵鋰的基礎上，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，能量密度比后者高出15%左右。

磷酸鐵鋰燒結溫度

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）燒結反應而成，濕相法是將磷酸鐵原料與氫氧化鋰溶解在液體中反應而生成的。

磷酸鐵鋰燒結工藝出現紅缽

　　(一) 變形：產品燒成變形是陶瓷行業(yè)最常見、最嚴重的缺陷，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。如匣缽柱行不正，匣缽底或墊片不平，使窯車運行發(fā)生震動，影響到產品的變形。另外，產品在燒成中坯體預熱與升溫快時，溫差大易發(fā)生變形。燒成溫度過高或保溫時間太長也會造成大量的變形缺陷。使用的匣缽高溫強度差、或涂料抹不平時也會造成燒成品的變形?！　?二) 開裂：開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)，預熱升溫和冷卻太快，導致制品內外收縮不勻。有的是坯體在裝缽前已受到碰撞有內傷。坯體厚薄不勻，配件(如壺把、咀等)重量過大或粘結不良也會造成制品開裂。防止的辦法是：(1)入窯坯體水分小于2%，車速適當減少冷卻量。(2)裝窯時套裝操作謹慎，墊片與坯體配方一致。配件大小、重量與粘接位置恰當。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，氧化分解階段時間短、氧化結束時窯內溫度過低，上下溫度差過大。在坯釉料中，碳酸鹽。硫酸鹽及有機雜質含量較多等都是造成產品起泡的主因。此外時裝車密度不當、入窯水份高等原因亦須注意。 還原泡又稱過火泡，斷而發(fā)黃，多發(fā)生于高溫近噴火口處的制品。主要由于坯體內硫酸鹽與高價鐵還原不足，強還原氣氛不足及燒成溫度過高造成。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。若延長釉熔時間或適當平燒即可解決?！　?四)陰黃：制品表面發(fā)黃或斑狀發(fā)黃，有的斷面也有發(fā)黃現象，多出現在高火位處。主要原因是升溫太快，釉熔融過早，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，窯頂局部產品溫度偏高而還原不足也會形成陰黃缺陷。在產品原料中tio2含量太高，也會導致產品發(fā)黃，如若在坯料中加入微量coo，可遮蓋產品的黃色?！　?五) 煙熏：不論采用何種燃料都會發(fā)生煙熏現象。煙熏指產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早使坯內炭素、有機物或低溫碳未能燒盡在釉層封閉之前。有時煙氣倒流也會熏蝕釉面。若釉料中鈣含量偏高也易形成煙熏缺陷?！　?六) 針孔：指產品釉面出現微小凹痕或小孔。形成此類缺陷一是坯料中有機物。碳素、氧化鐵含量較高，當升溫快時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，噴火口部位產品再次被氧化也會造成針孔。再者，當釉料流動性差或施釉過薄時也會發(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升溫過快，燒成溫度過高使釉面產生沸騰現象所致。另外釉漿厚薄不均、高溫流動性差及釉料研磨不細等都是形成桔釉缺陷的癥結所在?！　?八) 驚釉：產品釉面有發(fā)絲粗的裂紋。主要原因是坯、釉膨脹系數相差較大形成。這就需要重新調整坯。釉配料配方。此外燒成溫度過高、冷卻制度不合理或釉層過厚也會形成驚釉缺陷?！　?九) 生燒與過燒：生燒的制品外觀發(fā)黃、吸水率偏高、釉面光澤差而粗糙、強度低、敲打時聲音渾濁。過燒時產品發(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，高溫保溫時間控制不當，裝車密度不合理或燒成溫差大等產生局部過燒或生燒?！　?十) 無光：亦稱消艷。產生釉面無光的原因是釉面形成微細體和釉層熔融不良，因此形成釉面無光缺陷?？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，內阻需要匹配，組裝前請對電芯做好均衡。剪切電極并打孔。

2、依據孔計算好距離，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）的時候，不要外接保護板，避免保護板意外燒壞。

5、絕緣硅膠再次固定，這種硅膠時間長了會固化。

6、安放保護板，如果之前忘記做電芯的均衡，這是鋰電池組裝前的最后機會了，可以通過單串做均衡。

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

8、再整體封裝電芯，請務必固定好電芯和保護板，一定選擇優(yōu)質電芯，在組裝前對電芯盡心檢測分選。

9、最后的封裝完成，輸出輸入均采用硅膠線。整體因為是鐵鋰電芯，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，可以滿足我們的要求

磷酸鐵鋰燒結工藝參數

磷鐵電池是磷酸鐵鋰電池的簡稱，它與鈉電池的區(qū)別具體如下:

     鈉離子電池的優(yōu)點

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，價格會越來越便宜，這就是鈉離子資源豐富，開采成本低。

3、安全性高，鈉離子電池安全性高，過充、過放、短路、針刺、擠壓等安全試驗都能順利通過，不易起火、爆炸。

    鈉離子電池的缺點

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\\%。從兩者的電化學性質來看，鋰離子的能量密度可達到150-250Wh/kg，在現有材料體系下，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、需要完善供應鏈。目前，鋰離子電池非常完善，鈉離子電池是一個新興行業(yè)，仍然落后于鋰離子電池。整個供應鏈缺乏強大的企業(yè)保障，供應鏈有待完善一、儲能磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點：

     磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點

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

2.使用安全。磷酸鐵鋰電池經過嚴格的安全測試，即使在劇烈的碰撞中也不會產生爆炸。

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,啟動電流可達2C。

4.磷酸鐵鋰電池耐高溫，磷酸鐵鋰電池熱峰值可以達到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：

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有明顯優(yōu)勢。在二手市場有大量未達到預期壽命就淘汰下來的電池組。

2、低溫性能不好。低于0度時容量下降快，在低溫下循環(huán)性能極差。

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