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    噴霧干燥機工藝參數對磷酸鐵鋰品質的影響

    信息來源:本站 | 發布日期: 2019-09-10 09:13:43 | 瀏覽量:358701
    摘要:為了使磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機適宜于大規模工業化生產,必須通過試驗掌握準確的工藝參數,常州百得將球磨后的溶液進行噴霧干燥。在使用實驗噴霧干燥機的過程中發現,進口溫度、進樣量、噴嘴內徑等都是可調控參數,這些…

          鋰離子電池是目前綜合性能^好的二次蓄電池,由于比能量高、循環壽命長、自放電小、無記憶效應及安全性好等特點,廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車、電動自行車、軍用設備、調峰儲能以及分散式儲能等多個領域。

           橄欖石結構的磷酸鐵鋰(LiFePO4)是鋰離子電池正極材料的^。但相對于其它鋰離子電池正極材料,自身結構及其充放電過程的特點極大的限制其電化學性能。目前,提高低溫導電性主要采用降低顆粒尺寸、碳包覆和離子摻雜來實現,而提高振實密度主要通過形貌控制來實現,即得到球形顆粒。噴霧干燥作為制備球形微粉的方法已在食品、醫藥、電子和材料等領域得到廣泛應用,它既有濕化學法能保證組分的均勻性,也能實現生產的連續性。但以溶液或溶膠為前驅體進行噴霧干燥所得的粉體,易形成空心球體。

    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  工藝流程圖


    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  工藝參數
          為了使磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機適宜于大規模工業化生產,必須通過試驗掌握準確的工藝參數,常州百得將球磨后的溶液進行噴霧干燥,研究溶液、噴霧干燥機對制備球形磷酸鐵鋰的^佳工藝條件:
      (1) 噴嘴內徑對噴霧干燥的影響,噴嘴內徑分別選取Φ=1mm、Φ=0.75mm、Φ=0.5mm;
      (2) 固含量對噴霧干燥的影響,固含量分別選取5%、15%、20%、25%;
      (3) 進風溫度對噴霧干燥的影響,進風溫度分別選取110℃、140℃、160℃、200℃;
      (4) 禱動栗轉速對噴霧干燥的影響,螺動粟轉速分別為450mL/h、600mL/h、750mL/h、900mL/h。

    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  噴嘴內徑對前驅體粉末形貌的影響
          球磨后其固含量為20,進風溫度為200℃。由于噴嘴內徑不同,所得到產品的顆粒球形度、大小均有差異,噴嘴內徑越小,顆粒大小越均勻,顆粒球形度相對越好。這是由于噴嘴內徑的平方與霧滴大小呈比例噴嘴內徑越大,霧滴越大,導致顆粒粒徑越大。同時噴霧時造成的霧化角越大,霧化不良,易造成霧滴干燥太快,使得顆粒表面濕度低于顆粒內部濕度,易出現“空洞”現象。因而^佳噴嘴內徑為Φ=0.5mm。

    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  溶液固含量對前驅體粉末形貌的影響
          根據試驗結果,固含量的差異對制得樣品的粉體顆粒的球形度有很大影響。固含量為5%時,球形顆粒的形度^好。固含量大于20%時,球形顆粒的形度明顯變差,顆粒出現許多“坑洼”。固含量越低,越有利于合成顆粒均勻的材料。這是因為料液濃度越高,其粘度也越高,使得噴霧干燥時顆粒成核變大,干燥過程中形成的顆粒粒徑就變大,噴霧干燥后所得樣品球形度下降,同時,高濃度的料液還容易導致顆?!皥F聚”現象的發生。

    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  進風溫度對前驅體粉末形貌的影響
          進風溫度在160℃時,顆粒球形度^好,基本沒有“空洞”。當進風溫度過高或過低時,顆粒球形度均不好,同時也有很多破損碎片。進風溫度為200℃時,樣品球形度非常差,隨著溫度降低,顆粒的球形度均勻,樣品規整;當進風溫度降低到110℃時顆粒碎片較多且有部分團聚現象,由此可見進風溫度偏高或偏低都會導致顆粒球形度差。
          這是由于隨著進風溫度的升高,溶液霧滴中水分蒸發迅速,蒸發速度增大,霧滴表面的水分很快的變成水蒸氣,需要顆粒內部的水分向顆粒表面移動,以保持顆粒表面的飽和蒸汽壓平衡。這樣致使顆粒達到飽和的時間縮短,形成球形顆粒的時間減短,顆粒在干燥室內停留的時間相對增加,隨著停留時間的延長,此時顆粒表面與顆粒內部水分進一步蒸發,導致顆粒均勻性和顆粒球形度降低;然而過低的進口溫度會導致干燥不完全,顆粒之間粘連在一起,影響顆粒的均勻性。因而^佳進風溫度為160℃。

    磷酸鐵鋰專用噴霧干燥機  蠕動泵轉速對前驅體粉末形貌的影響
          從試驗結果明顯看出蠕動泵轉速不同時,所得到產品的顆粒球形度有差異,轉速為時450mL/h,顆粒的球形度很差,升高動菜轉速為750mL/h時,樣品的球形度^佳,繼續升高轉速,轉速升高到900mL/h時,顆粒的球形度又變差,由此可見蠕動粟轉速偏高或偏低都會影響顆粒球形度。

          這是由于隨著蠕動泵轉速的增大,單位時間內需要干燥的顆粒增多,形成球形顆粒的時間增長,顆粒在干燥室內停留的時間相對減少,易出現干燥不完全的現象;然而過低的蠕動泵轉速會導致干燥時間增長,顆粒中的水分進一步蒸發,易出現“空洞”,因而^佳蠕動泵轉速為750mL/h。



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