磷酸鐵鋰合成技術：液相合成法和固相合成法

發布時間：

2023-11-07 08:55

磷酸鐵鋰的合成方法主要有：固相法和液相法，固相法包括：高溫固相反應法、碳熱還原法、微波合成法、機械合金化法，液相法包括：液相共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱合成法。

　　作為2019年出貨量前兩名的德方納米和貝特瑞在磷酸鐵鋰合成工藝上分別選擇了液相法和固相法，這兩種方法有什么區別，不同方法的磷酸鐵鋰產品又有什么特點？

工藝流程比較

1、固相法

　　固相合成法由于其工藝簡單，且易于工業化，是制備電極材料最為常用的一種方法，碳熱還原法是最通用的固相法，碳熱還原法采用廉價的三價鐵還原成二價鐵，同時使熱解的碳包覆在磷酸鐵鋰上起到增強導電性的作用，可謂是一舉兩得。

2、液相法

　　液相法的制備最大的特點是加入了溶劑。以水熱法為例，在密封的壓力容器中以水為溶劑，通過原料在高溫高壓的條件下進行化學反應，經過過濾、洗滌、烘干后得到納米前驅體，最后經高溫煅燒后即可得到磷酸鐵鋰。

液相法工藝流程圖

　　單從工藝流程來看，固相法工藝簡單，適合大規模生產，但其物料之間混合不均勻，粒徑分布范圍廣，導致產品一致性差；液相法的優點當然是混合均勻，產品一致性好，質量就相對更好一點，但是反應過程條件要求高，生產設備較復雜，量產難度較大。

原材料成本比較

　　由上述工藝生產我們已經知道固相法的工藝簡單，而液相法不管是設備還是工藝都更復雜，所以相對的其生產成本也要高一些，那么原材料成本誰更高一些？

固相法與液相法的原材料價格對比

　　由上表我們可以清晰地看出，固相法的原料成本更高一些，主要是因為無水磷酸鐵的價格高，導致固相法原材料價格偏高。

選哪種方法都需要進一步優化

　　我們可以看出不管是固相法還是液相法都不是那么完美，有許多需要改進的地方，而兩家龍頭企業選擇不同的方法可能因為：德方納米是專業做磷酸鐵鋰正極材料的，對產品的一致性、穩定性等更看重，而貝特瑞是負極材料的龍頭企業，所以在固相法的合成上更有經驗。
　　液相法的缺點是工藝復雜，德方納米就對其進行了簡化，通過一次燒結得到磷酸鐵鋰正極材料，同時改進了磷酸鐵鋰的碳包覆方法和金屬摻雜方法，還改善了磷酸鐵鋰正極導電性差、容量較低等問題。

德方納米的納米磷酸鐵鋰的性能參數

貝特瑞改進了磷酸鐵鋰固相法的生產工藝，提高了生產效率，降低了制備成本，改善了批次不穩定的問題。與傳統的全固相制備方法相比，貝特瑞增加了顆粒細化過程并免去烘干過程，大幅降低了制備時間，其制備出的磷酸鐵鋰正極可逆容量大于156mAh/g，倍率性能優異。此外，貝特瑞還改善了磷酸鐵鋰正極的低溫性能差、導電性差、容量低等問題。

　　貝特瑞磷酸鐵鋰產品的理化指標