CN116573628A - 一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，涉及磷酸铁锂电池材料技术领域，本发明在烧制前将磷酸亚铁锂前驱体粉末进行压缩制粒，使其物料密度在压缩制粒后提高至制粒前的1.5～2倍，并将烧制保温时间减少10～15％。本发明先压缩造粒再进行煅烧，虽然相较于现有技术增加了造粒能耗：20元/吨，但在煅烧阶段，因物料密度的提升，使得煅烧炉能容纳更多质量的物料，且颗粒物料间的间隙更多，增加了煅烧炉内的热量对流，使得受热更为均匀，品质一致性得到大幅度提升，同时也大大提高了煅烧能效，整体能耗直接降低近400元/吨。且通过压缩造粒，在煅烧过程产生的煅烧粉尘少，减少了粉尘污染。在磷酸铁锂生产节能减排方面具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸铁锂电池材料技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法。
背景技术
磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料，化学式为LiFePO4，主要用于各种锂离子电池。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCoPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群，也接着报导了LiFePO4的可逆性迁入脱出锂的特性，正是因为美、日两国的大力研究与多次报道，使得LiFePO4迅速得到大力推广和应用，在很多产业中都占有一席之地。
现有磷酸铁锂的制备过程为：先制备得到前驱体粉末，然后将前驱体粉末烧制，在烧制过程中因物料板结，还需要将物料粉碎至合适粒径，该过程在煅烧过程中，会产生大量的煅烧粉尘，且煅烧耗能也很高。正是由于磷酸铁锂制作过程中因为高能耗、高粉尘对环境污染等原因，基于我国绿色生产的诸多政策，这极大限制了磷酸铁锂的生产能力以及未来发展，也在众多产业越来越多的市场供应需求下，无法得到满足，因此如何高效且绿色、节能生产，是摆脱现有困境亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，以解决现有磷酸铁锂制作过程中的高能耗以及高粉尘对环境污染的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，包括磷酸亚铁锂前驱体粉末制备、烧制以及粉碎至合适粒径的操作步骤，在烧制前将磷酸亚铁锂前驱体粉末进行压缩制粒，使其物料密度在压缩制粒后提高至制粒前的1.5～2倍，并将烧制保温时间减少10～15％。
作为优选地，所述压缩制粒操作采用GF系列干法辊压制粒系统。GF系列干法辊压制粒系统采用国际先进的制粒工艺，将前驱体粉末在煅烧前通过压片、破碎、筛分等物理过程制成符合要求的密度大、易流动、少粉尘的颗粒状产品。
进一步地，所述GF系列干法辊压制粒系统包括控制系统、真空上料机、定量加料机构、脱气料仓、强制喂料机、辊压主机、破碎机、筛分机。
更进一步地，所述筛分机连有将不符合成品粒径要求返回真空上料机的返料料斗。
更进一步地，所述GF系列干法辊压制粒系统还设置有除尘机构，减少粉尘的产生。
作为优选地，所述粉碎过程包括机械粉碎、气流粉碎两步操作。
综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及益效果：
1、本发明提供的制备方法，通过压缩造粒，在煅烧过程产生的煅烧粉尘少，减少了粉尘污染；
2、本发明先压缩造粒再进行煅烧，虽然相较于现有技术增加了造粒能耗：20元/吨，但在煅烧阶段，因物料密度的提升，使得煅烧炉能容纳更多质量的物料，且颗粒物料间的间隙更多，增加了煅烧炉内的热量对流，使得受热更为均匀，大大提高了煅烧能效，提高产品一致性，直接将每吨产品的能耗降低350-400元；
3、相较于现有技术的前驱体粉末直接烧结存在的受热不均匀，本发明制备的磷酸铁锂因受热均匀，制得的粉末流动性更好，粘块更少。
附图说明
图1为本发明涉及的压缩制粒流程图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例以及附图对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明提供一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其包括如下步骤：
S1、通过干燥塔对经研磨后粒径符合要求的磷酸铁锂原料粉末进行干燥，获得磷酸铁锂前驱体粉末；
S2、对磷酸铁锂前驱体粉末进行造粒处理，采用的GF系列干法辊压制粒系统为外购产品，包括控制系统、真空上料机、定量加料机构、脱气料仓、强制喂料机、辊压主机、破碎机、筛分机，为了减少物料损失并保证一定的颗粒均匀度，所述筛分机连有将不符合成品粒径要求返回真空上料机的返料料斗。此外，在各个料仓还设置有除尘机构，减少粉尘的产生。其制粒流程如图1所示：将前驱体粉末输送进入原料料斗，再通过定量螺旋均匀地送入真空上料机，而后脱气螺旋将物料压入强制喂料机，强制喂料机强制给压辊喂料，经过压辊挤压物料后成片，再通过破碎系统将片状物料初步破碎，形成颗粒与粉末的混合物，最后筛分机筛分出成品颗粒，小于成品要求的颗粒和细粉重新回到系统里循环制粒。得到磷酸铁锂前驱体颗粒。本实施例控制滚压力度，使得磷酸铁锂前驱体颗粒物料的密度为制粒前的1.8倍。
S3、将压缩制粒得到磷酸铁锂前驱体颗粒送入煅烧炉进行烧制，在760℃温度保温7小时；
S4、将烧制后的磷酸铁锂颗粒的通过不锈钢机械粉碎机(内部进行防磁性物质侵入处理)粉碎成粗产品；
S5、将粗产品通过常规气流粉碎设备粉碎成S4级粉末成品。
实施例2
其余步骤参考实施例1，控制滚压力度，使得磷酸铁锂前驱体颗粒物料的密度为制粒前的1.5倍。
实施例3
其余步骤参考实施例1，控制滚压力度，使得磷酸铁锂前驱体颗粒物料的密度为制粒前的2倍。
实施例4
其余步骤参考实施例1，控制滚压力度，使得磷酸铁锂前驱体颗粒物料的密度为制粒前的2.5倍。
对比例1
本对比例提供的磷酸铁锂制备方法，其包括如下步骤：
S1、通过干燥塔对经研磨后粒径符合要求的磷酸铁锂原料粉末进行干燥，获得磷酸铁锂前驱体粉末；
S2、将磷酸铁锂前驱体粉末送入煅烧炉进行烧制，在760℃温度保温8小时；
S3、将烧制产品通过气流粉碎设备粉碎成S3级粉末成品。
对实施例1和实施例2的生产过程的能耗进行核算，并对产品流动性进行评价(采用霍尔流速计进行检测)，对比结果如下表：
| 项目 | 未处理粉尘排放 | 煅烧能耗 | 处理后产品流动性 | 成品平均碳含量 |
| 实施例1 | 21mg/m3 | 408元/吨 | 45s/50g | 1.32％ |
| 实施例2 | 22mg/m3 | 445元/吨 | 44s/50g | 1.33％ |
| 实施例3 | 19mg/m3 | 364元/吨 | 47s/50g | 1.31％ |
| 实施例4 | 21mg/m3 | 359元/吨 | 55s/50g | 1.32％ |
| 对比例1 | 104mg/m3 | 845元/吨 | 57s/50g | 1.26％ |
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，包括磷酸亚铁锂前驱体粉末制备、烧制以及粉碎至合适粒径的操作步骤，其特征在于，在烧制前将磷酸亚铁锂前驱体粉末进行压缩制粒，使其物料密度在压缩制粒后提高至制粒前的1.5～2倍，并将烧制保温时间减少10～15％。
2.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其特征在于，所述压缩制粒操作采用GF系列干法辊压制粒系统。
3.如权利要求2所述的一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其特征在于，所述GF系列干法辊压制粒系统包括控制系统、真空上料机、定量加料机构、脱气料仓、强制喂料机、辊压主机、破碎机、筛分机。
4.如权利要求3所述的一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其特征在于，所述筛分机连有将不符合成品粒径要求返回真空上料机的返料料斗。
5.如权利要求3所述的一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其特征在于，所述GF系列干法辊压制粒系统还设置有除尘机构。
6.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂的高效环保节能制备方法，其特征在于，所述粉碎过程包括机械粉碎、气流粉碎两步操作。
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