磷酸鐵鋰合成技術(shù)：液相合成法和固相合成法

發(fā)布時(shí)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(yīng)法、碳熱還原法、微波合成法、機(jī)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(qū)別，不同方法的磷酸鐵鋰產(chǎn)品又有什么特點(diǎn)？

工藝流程比較

1、固相法

　　固相合成法由于其工藝簡(jiǎn)單，且易于工業(yè)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(jià)的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，同時(shí)使熱解的碳包覆在磷酸鐵鋰上起到增強(qiáng)導(dǎo)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(diǎn)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(guò)原料在高溫高壓的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、烘干后得到納米前驅(qū)體，最后經(jīng)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(lái)看，固相法工藝簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但其物料之間混合不均勻，粒徑分布范圍廣，導(dǎo)致產(chǎn)品一致性差；液相法的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然是混合均勻，產(chǎn)品一致性好，質(zhì)量就相對(duì)更好一點(diǎn)，但是反應(yīng)過(guò)程條件要求高，生產(chǎn)設(shè)備較復(fù)雜，量產(chǎn)難度較大。

原材料成本比較

　　由上述工藝生產(chǎn)我們已經(jīng)知道固相法的工藝簡(jiǎn)單，而液相法不管是設(shè)備還是工藝都更復(fù)雜，所以相對(duì)的其生產(chǎn)成本也要高一些，那么原材料成本誰(shuí)更高一些？

固相法與液相法的原材料價(jià)格對(duì)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?yàn)闊o(wú)水磷酸鐵的價(jià)格高，導(dǎo)致固相法原材料價(jià)格偏高。

選哪種方法都需要進(jìn)一步優(yōu)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(jìn)的地方，而兩家龍頭企業(yè)選擇不同的方法可能因?yàn)椋?font cms-style="font-L">德方納米是專業(yè)做磷酸鐵鋰正極材料的，對(duì)產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性等更看重，而貝特瑞是負(fù)極材料的龍頭企業(yè)，所以在固相法的合成上更有經(jīng)驗(yàn)。
　　液相法的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，德方納米就對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，通過(guò)一次燒結(jié)得到磷酸鐵鋰正極材料，同時(shí)改進(jìn)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(dǎo)電性差、容量較低等問(wèn)題。

德方納米的納米磷酸鐵鋰的性能參數(shù)

貝特瑞改進(jìn)了磷酸鐵鋰固相法的生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了制備成本，改善了批次不穩(wěn)定的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的全固相制備方法相比，貝特瑞增加了顆粒細(xì)化過(guò)程并免去烘干過(guò)程，大幅降低了制備時(shí)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(yōu)異。此外，貝特瑞還改善了磷酸鐵鋰正極的低溫性能差、導(dǎo)電性差、容量低等問(wèn)題。

　　貝特瑞磷酸鐵鋰產(chǎn)品的理化指標(biāo)