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一文看懂磷酸鐵鋰納米化優勢 —— 瑯菱智能納米研磨之磷酸鐵鋰

一文看懂磷酸鐵鋰納米化優勢 —— 瑯菱智能納米研磨之磷酸鐵鋰
瑯菱智能  2020-05-18  |  閱讀:3277

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“眼看他起高樓,眼看他宴賓客,眼看他樓塌了

 

在編寫本文開頭時,小編原本想回顧下這幾年來鋰電行業的發展,可一下子冒出《桃花扇》中的這幾句臺詞來,也別怪小編過于矯情,相信看過鋰電的繁華和無奈,圈里的人都會萌生些許唏噓來,原因也只有懂的人才會懂。

 

技術始終站在至高無上的高度,

不掌握核心科技,

春天只會是遙遙無期。

 

不過令人欣喜的是,沉寂快兩年的鋰電池板塊近期似乎又開始活躍了,小編采集到來自高工產業研究院(GGII)發布的統計數據,2019年我國新能源乘用車累計生產約102.4萬輛,同比增長2%(也有數據顯示增長達8%),動力電池裝機量約42.24GWh同比增長28%


而在鋰電池及其下游行業快速發展的驅動下,2019年磷酸鐵鋰電池正極材料增長較為迅猛,占新能源整車制造成本大約30~40%。


 

今天和各位聊的就是在動力電池中倍受爭議的一大派系——磷酸鐵鋰。

 

磷酸鐵鋰是動力電池中廣受關注的正極材料之一,其主要特點是成本低廉,循環壽命高,安全性非常好,穩定性高,即便碰撞、穿刺也不會有自燃爆炸風險,在電動汽車領域廣泛應用。之所以倍受爭議,是相對動力電池中的一大派系三元材料而言。

 


三元材料自從出道以來就鋒芒畢露,其電壓平臺很高,相同的體積或是重量下,三元鋰電池的能量、功率顯的更大,只是在安全方面就不如磷酸鐵鋰了。



只是小編在一些媒體平臺上,經常會看到有人非要將磷酸鐵鋰和三元材料分個高低不行,其實小編覺得這事挺簡單的,就像女孩子找男朋友一樣,想要速度和激情就找三元材料,而嫁人就嫁像磷酸鐵鋰這樣成熟穩重又多金安全的男人,所以,不同的材料各有各的用途,沒必要相互傷害。


磷酸鐵鋰結構及其特性


(高中以下學歷可直按略過此段落)

準確來說,磷酸鐵鋰應該叫磷酸亞鐵鋰,業界習慣性稱為:磷酸鐵鋰,是一種無機化合物,其晶體結構為橄欖石結構,如圖下圖所示:


其中,FeO6八面體,PO4四面體。在充放電過程中,Li+ 的可逆嵌脫,對應于Fe3+ /Fe2+的互相轉換,電壓平臺在3.45 Vvs.Li+/Li),且平臺較長。


由于P-O鍵鍵能非常大,所以PO4四面體很穩定,在充放電過程中起到結構支撐作用,因此LiFePO4有很好的抗高溫和抗過充電性能,同時由于LiFePO4和完全脫鋰狀態下的FePO4的結構很相近,所以LiFePO4循環性能也很好。


Li+完全脫出時,體積減小6.81%,而密度增加了2.59%;經過多次充放電后,橄欖石結構依然穩定,鐵原子仍處于八面體位置。


但是,LiFePO4 的導電性并不是很好。


磷酸鐵鋰充放電過程是在LiFePO4FePO4兩相之間進行的。


充電時,

Li+LiFePO4中脫離出來,

Fe2+變成Fe3+形成FePO4相;


放電時,

Li+嵌入FePO4中,

Fe3+變成Fe2+,形成LiFePO4相。


磷酸鐵鋰改性的主要方向包括:納米化、包覆和摻雜。


由于磷酸鐵鋰材料鋰離子的擴散系數小,非納米LiFePO4的粒子大,限制了其大電流性能,因此必須進行納米化。


納米化后磷酸鐵鋰性能優勢


因納米粒子的小尺寸效應,減小了鋰離子嵌入脫出深度和行程,保證大電流放電時容量不衰減。


納米粒子高得比表面積,增大了反應界面。


納米粒子更多的晶粒邊界,提供了快速的離子擴散通道。


大的比表面積和孔隙的形成能夠提供更多的擴散通道,保證電解液的充分浸泡和足夠的鋰離子。


聚集的納米粒子的間隙,緩解鋰離子在嵌入和脫出時的應力,提高循環壽命。


LiFePO4顆粒的減小LiFePO4/FePO4兩相的不相混溶區也會變小,放電容量增大。

 



當然了,小編承認,鋪墊了這么多,終究還是只有一個目的,就是將瑯菱沉淀了近20年的超細分散、納米研磨技術更廣泛推廣出去。


NT-V系列臥式高效棒銷式砂磨機


該系列設備用于亞微米級、納米級材料分散與研磨。根據客戶要求可將物料研磨至D50100


砂磨機為棒銷式結構,可實現物料濕法研磨功能,具有性能穩定、高效率、低能耗、低噪音、微顆徑可到100納米以下具有顆粒穩定、粒徑分布窄等優點。


研磨筒體采用雙層夾套結構,外層膽體是冰水循環,外筒體采用SUS304材質,內筒體為碳化硅材質,碳化硅莫氏硬度達到9.1,略低于金鋼石,導熱性好,是不銹鋼的6倍,可快速帶走研磨腔內的熱量;棒銷采用氧化鋯材質,耐磨性好、并確能保無金屬污染


獨特瑯菱技術機械密封,3年免維護的設計標準, 每年到國外進行技術交流,核心部件不惜成本,使用穩定,故障率低,降低了故障停機率,減少了機器維護成本。


傳動結構采用鑄造軸承座、進口軸承、耐磨油封、不銹鋼傳動軸、皮帶輪、V型皮帶,采用進口軸承,設備設有加潤滑油口,可有效延長設備使用壽命,從而達到連續傳動的目的。


砂磨機配有獨立的加鋯球裝置,便于添加鋯球,方便維護。


獨特的出料結構設計,篩網不變形,輕松更換篩網。


其他品牌的對比優勢


棒銷結構

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研磨鋯珠的運動軌跡單一,會造成剪切力不均勻,降低研磨效率。

研磨鋯珠的運動軌跡面積更大,運動的研磨鋯珠分布更均勻,產出的剪切力對物料的研磨更充分,大大提高研磨效率。

研磨鋯珠單一的著力點加快了對內桶的磨耗,大大縮短了內桶的使用壽命。 研磨鋯珠運動軌跡面積增大對研磨內桶的沖擊面積也相應的擴大,減少了對研磨內桶的磨耗,延長內桶的使用壽命。

優質選材

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傳統配置的弊端是當碳化硅內桶出現破損時,冷卻水會直接與物料相結合,污染物料,嚴重的會造成物料直接報廢。

通過特殊加工工藝對碳化硅內桶進行更嚴密的保護,大大降低了碳化硅內桶破損的風險,規避了物料損失;保護鋁桶的導熱性能是不銹鋼的13倍,這樣可以更快的將研磨腔體內的熱量帶走,使整機和物料的散熱性能更佳。

出料方式

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由于磷酸鐵鋰物料的特性,會造成堵料的情況比較嚴重。動態分離出料,在分離器內利用馬赫式振波器高頻振波來分散物料,大大降低物料堵塞的機率。 

溫度控制

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桶體夾層散熱+出料冷卻+機封冷卻+軸心冷卻 

在傳統的散熱系統里面增加恒溫設置,更好的確保物料屬性的穩定性和起到保護機器的作用。


最后,除了瑯菱的單機智能之外,其磷酸鐵鋰正極材料配料預混研磨系統生產線,包括自動投料、自動砂磨系統,包括自動粉體投料、自動配料、自動分散、自動研磨、自動轉運、成品暫存、除鐵過濾等工序的智能化系統,也廣泛應用與各大企業之中。

 


智能化系統 一站式解決方案



磷酸鐵鋰的整線智能化系統,使人工和自動化設備的相互配合,使生產設備相互之間完成周轉作業,達到生產線連續性化生產的功能。

 


另外,小編在此提醒各位同學,對于磷酸鐵鋰正極材料而言,只是單純關注某一指標意義不大,只有從物理和化學性能兩方面結合起來看才有意義。



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