碳包覆磷酸亞鐵埋和摻雜金屬離子的技術亮點:關鍵是合成工藝顆粒納米化與ib,相穩定化處理技術。高質量粉體才能達到提高正極材料的電子導電性能。如同卷鋼涂料,金紅石型欽自粉那樣,制成的涂料流平性好,均勻性一致,在埋離子動力電池生產中,正負極集流體\\(鋁箔、銅箔\\),經涂覆漿料后烘干,還需要進行極片壓輥,以使活性物質粒之間緊密均勻包覆以形成良好的導電通道。因此,對粒徑有嚴格的規定要求,并通過摻雜高價金屬離子\\(固體離子導體\\),提高正極材料的導電}N},并在制片過程中還對鋁箔表而的腐蝕和碳包覆提高埋離子動力電池的人電流放電能力。粉體顆粒的一致性至關重要,顆粒分布\\(粒度分布\\)呈正態標準峰,這樣才能使涂布厚度均勻,技術亮點是:有辦法將碳包覆粉體制成200一600 nm \\(DSO\\)超細小顆粒\\(原始粒徑達到100 nm以下\\)。粉體顆粒的表而積劇增而人幅度提高埋電池的高放電功率。若要制成Ds0 = 200 nm左右的正極粉體,必然松裝密度和振實密度都達不到提高電功率的要求指標,還得進行改性摻雜工藝處理,否則,影響電池的穩定性與循環壽命,安全性也減弱等副作用。技術制約動力埋電池的價格,但技術的不斷創新和提高會降低產品的價格。
發展新能源,推動電動汽車產業化健康發展,碳包覆磷酸亞鐵埋是動力埋電池的正極首選材料之一。
1 實驗部分
1.1 實驗原料及試劑
\\(1\\)原料:用水熱法合成的磷酸亞鐵埋經干燥后獲得的粉體作為包膜原材料,要求包膜粉體平均粒徑300一400 nm。材料合成工藝及條件:以Fe3\\(P04\\)磷酸鐵\\)與Li3P04磷酸埋\\)為前驅體,在水熱220-240℃,壓力在2.0一2.4MPa高壓反應釜中反應10一12h出漿,然后洗滌過濾烘干粉體得到LiFeP04磷酸亞鐵埋\\)。并在升溫\\(加溫\\)時間開始,在反應釜中充滿氮氣\\(N,\\)后即關閉氣閥。所用水是去離子水,制成LiFePO、的平均粒徑達到Ds0=0.30一0.40N,m符合包覆粉體粒徑要求工藝條件。
\\(2\\)試劑:蔗糖\\(CHzzOn\\);欽溶膠\\(Ti0=\\);異丙醇鋁\\(C9H,A103\\),四氯化碳\\(CC14\\)。
1.2 實驗設備
螺帶臥式混合機\\(導熱油電加熱式\\);壓力儲罐及霧化噴嘴;流化床氣流粉碎機及收粉裝置;推板爐;振動篩;流化床包膜裝置。
1.3 實驗條件及過程
按蔗糖:去離子水=1:4\\(質量百分比,下同\\)稱取蔗糖溶于去離子水中,得到的蔗糖液作為碳源。欽金屬離子摻雜用欽溶膠,鋁摻雜用異丙醇鋁與四氯化碳的稀釋溶液,具體操作順序如下:將碳源蔗糖液與欽溶膠按質量百分比\\(2一1\\):\\(1-3\\)的比例混合攪拌均勻,得到混合液A,再將磷酸亞鐵埋與混合液A按質量百分比,磷酸亞鐵埋:混合液A=\\(55一90\\):\\(15-20\\)的比例混合,得到磷酸亞鐵埋混合粉團。將粉團送到螺帶臥式混合機中攪拌均勻并加熱烘干粉體,作流化床氣流磨的給料熱粉體作改性包膜粉體。磷酸亞鐵埋:蔗糖\\(粉粒狀\\)=\\(88 -90>:\\(lo%一1z% >\\(質量份數\\),欽金屬離子的加入量為磷酸亞鐵埋質量的0.15%一0.30%。
過程控制劑的配制:用異丙醇鋁溶于四氯化碳中制成混合液B,異丙醇鋁:四氯化碳=1:5\\(質量份數\\)約1異丙醇鋁溶于3.6mL四氯化碳溶液中;同時是鋁包膜劑,又是過程控制劑。改性包膜設備采用流化床氣流磨。磷酸亞鐵埋給料量:過程控制劑=\\(87-90\\):\\(10%一13%\\)\\(質量份數\\)。鋁金屬離子摻雜量為磷酸亞鐵埋粉體質量的0.20%一0.30%,將鋁包膜劑\\(過程控制劑\\)用霧化噴嘴均勻的噴灑在磷酸亞鐵埋的灼熱粉體上,然后被流化床氣流磨的錯片輪分級粒徑達到Ds0=0.80一1.2N,m粉體。裝滿盛粉盤,再送到推板爐中焙燒,最高溫度為700度\\(在氮氣保護下焙燒\\),粉體冷卻到80℃后出料,實現碳包覆磷酸亞鐵埋和摻雜鋁、欽金屬離子的日的,從而提高產品的電導率和電化學性能。
1.4 包覆土藝流程及參數
2.1 LiFeP04/C粉體的粒度分布
碳包覆磷酸亞鐵埋\\(LiFeP04/C\\)與金屬離子摻雜改性,LiFeP04/C粉體粒徑分布如圖1所示:LiFeP04/C正極粉體具有較窄的粒徑分布,粉體平均粒徑D50 = 200一300 nm,且呈正態標準峰。LiFeP04/C粉體的形貌詳見圖2,那些有損涂布均勻度的粗粒已除掉。
2.2 扣式電池測試結果\\(LiFeP04/C正極材料\\)
如表1所示,從扣式電池測試的結果分析,充電比容量與放電比容量數據看出:超細的LiFeP04/C粉體平均粒徑D50 =200一300nm LiFeP04/C粉體的L-匕表而積15一16mr/g顆粒分布呈正態標準峰,LiFeP04/C正極材料電化學性能比較理想,粉體超細化時比表而積增加,能使電解液與LiFeP04/C正極粉體更充分接觸,提高了Li‘的嵌脫速率,有利于提高LiFeP04/C的離子擴散系數,從而提高了LiFeP04/C正極材料的導電性能和延民電池的使用循環壽命。
3 結論
\\(1\\)干法表而化學包覆改性處理工藝是在流化床中進行,在引入葡萄糖或蔗糖為碳源時,在流化床包膜過程中,粉體存在粘壁和團聚現象,阻礙包覆過程的順利進行,因此,常添加過程控制劑。本實驗使用的過程控制劑是用異丙醇鋁與四氯化碳的混合液,生產過程可控,流程通暢,提高出粉率并便于控制粉體的成分。
\\(2\\)LiFeP04/C粉體超細化,粉體的表而積劇增而人幅度提高埋電池的高放電功率,粉體包覆碳后粒度分布呈正態標準峰,200一300nm顆粒一致性,使埋電池的循環壽命延民,安全性穩定可靠。
\\(3\\)碳包覆磷酸亞鐵埋和欽鋁金屬離子摻雜改性,使橄欖石型LiFeP04磷酸亞鐵埋\\)的屏,型結構更加穩定,增加了固體導體離子,從而提高了LiFeP04/C正極材料的導電性。
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