LMFP, oftewel lithiummangaanijzerfosfaat, heeft de laatste tijd veel aandacht gekregen in de accu-industrie. Door mangaan toe te voegen aan de LFP-structuur stijgt het spanningsbereik van ongeveer 3,4 V naar ongeveer 4,1 V, wat de energiedichtheid verhoogt met behoud van de veiligheids- en kostenvoordelen van lithiumijzerfosfaat. Voor autofabrikanten die een balans zoeken tussen actieradius en kosten, lijkt LMFP een aantrekkelijke middenweg. De productie van hoogwaardig LMFP-kathodemateriaal is echter sterk afhankelijk van de poedermaalstap.
Waarom de deeltjesgrootte van belang is voor LMFP
De deeltjesgrootte en -verdeling van kathodematerialen hebben een directe invloed op de slurrycoating, de persdichtheid en uiteindelijk op het laadvermogen en de levensduur van de batterij. Gesinterd LMFP is meestal hard en heeft de neiging te agglomereren, waardoor het niet direct in de batterijproductie kan worden gebruikt. Producenten streven doorgaans naar een D50 tussen 1 en 5 micron met een smalle verdeling, wat betekent dat de D90/D10-verhouding niet te groot mag zijn.
Als de deeltjes te grof zijn, worden de transportroutes van lithiumionen langer. Als de deeltjesgrootteverdeling te breed is, vullen fijne deeltjes de gaten tussen de grotere deeltjes op. Dat kan de dichtheid op papier verhogen, maar het creëert een ongelijkmatige porositeit en een slechte bevochtiging van de elektrolyt, wat de prestaties van de cel negatief beïnvloedt.
Waarom straalfrezen geschikt is voor LMFP
Jet-frezen Werkt goed voor harde, broze kathodematerialen zoals LMFP. Het maakt gebruik van een hogesnelheidsluchtstroom om de deeltjes te versnellen en te breken door botsingen tussen de deeltjes. Omdat er geen slijpmiddel aan te pas komt, is metaalverontreiniging minimaal.
LMFP is zeer gevoelig voor magnetische verontreinigingen zoals ijzer, chroom en nikkel. Zelfs sporen hiervan kunnen de zelfontlading verhogen en de veiligheid van de batterij in gevaar brengen. Straalmolens met keramische of volledig keramische maalkamers helpen dit risico te beperken.
Veelvoorkomende slijpproblemen voorkomen
Jetmalen is geen proces dat je instelt en vervolgens vergeet. Hoe fijner het LMFP-poeder, hoe groter het specifieke oppervlak en de oppervlakte-energie, waardoor heragglomeratie waarschijnlijker wordt. Als de spuitmonddruk, de snelheid van de classificator, de toevoersnelheid en de transportluchtstroom niet goed op elkaar zijn afgestemd, kan het poeder de D50-test doorstaan, maar toch secundaire agglomeraten bevatten die zichtbaar zijn onder een SEM.
Dit komt vooral vaak voor tijdens proefprojecten. De classificatiecurve moet worden aangepast op basis van de sintertoestand en de begindeeltjesgrootte van het ruwe materiaal. Het doel is om D50, D90 en het specifieke oppervlak tegelijkertijd te stabiliseren, niet slechts één waarde.
Vocht- en zuurstofregeling
Vochtbeheersing is een ander detail dat niet over het hoofd gezien mag worden. Net als de meeste kathodematerialen is LMFP gevoelig voor vochtigheid. Als er tijdens het malen vocht in het poeder terechtkomt, verandert de oppervlaktetoestand, wat later de viscositeit en dispersie beïnvloedt tijdens het aanbrengen van de koolstofcoating of het mengen van de slurry.
Daarom maken veel LMFP-slijplijnen gebruik van een gesloten stikstofsysteem. Dit houdt vocht en zuurstof buiten en vermindert tevens het risico op stofexplosies. Let bij de beoordeling van apparatuur goed op de luchtdichtheid, de zuurstofmonitoring en de efficiëntie van het stoffilter.
Apparatuurselectie voor LMFP
Vloeistofbedstraalmolens worden veel gebruikt voor het vermalen van LMFP-materialen. Het materiaal wordt in de maalkamer gefluïdiseerd, waardoor de deeltjes gelijkmatiger botsen en het uiteindelijke poeder een meer geconcentreerde deeltjesgrootteverdeling heeft. Voor zeer fijne doelen, zoals D50 kleiner dan 2 micron, kan een ontwerp met meerdere sproeiers en tegengestelde stralen meer impactenergie leveren.
Ook de keuze van de classificator is belangrijk. Verschillende classificatorontwerpen en snelheidscurves zijn geschikt voor verschillende doelgroottes, en de leverancier stemt deze doorgaans af op de eisen van de klant.
Hoe Epic Powder het malen van LMFP-poeder ondersteunt
Nemen Episch poeder'S MQW-serie wervelbedstraalmolen Dit apparaat is bijvoorbeeld gebruikt in tal van projecten voor batterijmaterialen, waaronder LFP, LCO en ternaire kathodematerialen. Die ervaring is goed toepasbaar op LMFP.
De maalkamer kan bekleed worden met aluminiumoxide of zirkoniumoxide keramiek, en de classificator kan ook voorzien worden van keramische onderdelen om metaalverontreiniging te minimaliseren. Voor klanten met strenge vocht- en zuurstoflimieten kan een gesloten stikstofsysteem het zuurstofgehalte zeer laag houden en voorkomen dat poeder vocht opneemt.
Voor LMFP, dat bij veel producenten nog in de procesvalidatiefase zit, raden we doorgaans aan om te beginnen met een testopstelling op laboratoriumschaal. Voer een batch uit, controleer de D50-, D90-, specifieke oppervlakte- en onzuiverheidsniveaus, en schaal vervolgens op zodra het proces stabiel is.
LMFP-straalfrezen in de praktijk
Geval 1:
Een ontwikkelaar van batterijmaterialen stuurde ons een partij van 5 kg gesinterd LMFP-poeder dat was vermalen met een conventionele molen. De D50 was ongeveer 8 micron, maar de deeltjesgrootteverdeling was breed en SEM-afbeeldingen toonden dichte agglomeraten. De klant wilde weten of jetmalen de D50 onder de 3 micron kon brengen, terwijl de magnetische onzuiverheden onder de 50 ppb bleven.
We voerden de test uit op een MQW-wervelbedstraalmolen op laboratoriumschaal met een keramisch beklede maalkamer en een stikstofspoeling. Na drie rondes van parameteraanpassing bereikte het uiteindelijke poeder een D50 van 2,3 micron, met een D10 van 0,9 micron en een D90 van 5,1 micron. De agglomeraten werden grotendeels afgebroken en de niveaus van magnetische onzuiverheden bleven ruim onder de streefwaarde. Dit gaf de klant voldoende gegevens om de aanschaf van een proefinstallatie te rechtvaardigen.
Geval 2:
Een producent van kathodematerialen in China was van plan een nieuwe LMFP-lijn te bouwen en had een maaloplossing nodig die 500 kg per uur kon verwerken met een stabiele deeltjesgrootte en een lage zuurstofblootstelling. De beoogde D50-waarde lag tussen 2 en 4 micron, en het zuurstofgehalte tijdens het malen moest onder de 100 ppm blijven.
Op basis van de laboratoriumresultaten adviseerden we een MQW-wervelbedstraalmolen met een gesloten stikstofsysteem, een keramische classificator en automatische zuurstofbewaking. Na de ingebruikname draaide de lijn op de beoogde doorvoer met een D50-waarde die consistent tussen 2,5 en 3,2 micron lag. Het gesloten systeem hield het zuurstofniveau onder de 50 ppm en de keramische slijtdelen verminderden de metaalverontreiniging in vergelijking met de vorige installatie van de klant.
Waarop te letten bij de aanschaf van een straalfrees voor LMFP
Bij de aanschaf van een jetmolen voor LMFP moet u zich niet alleen richten op de doorvoer. Belangrijker is of de machine consistent poeder volgens specificaties kan produceren, hoe goed metaalverontreiniging en magnetische deeltjes worden beheerst, hoe betrouwbaar het inertgasbeschermingssysteem is, hoe gemakkelijk de machine tussen de batches te reinigen is en of de leverancier voldoende ervaring heeft met batterijmaterialen.
LMFP gedraagt zich anders dan LFP en NCM, waardoor het kopiëren van procesparameters van andere materialen meestal niet werkt.
Begin met een proefloop.
Als uw LMFP-project tegen knelpunten aanloopt tijdens het malen, zoals een te kleine deeltjesgrootte, een te brede verdeling, ernstige agglomeratie of metaalverontreiniging die de limieten overschrijdt, is een proef met een kleine batch de beste eerste stap. Breng het gedrag van de grondstof in kaart ten opzichte van de beoogde specificaties en de parameters van de apparatuur voordat u overgaat tot productie op grote schaal.
Epic Powder biedt volledige ondersteuning, van proefmalen in het laboratorium tot het ontwerpen van complete productielijnen. Op basis van uw productspecificaties kunnen wij de juiste machine- en classificatieconfiguratie aanbevelen. Stuur ons uw materiaal, wij voeren eerst een test uit en bespreken vervolgens de oplossing. Deze aanpak verlaagt het aankooprisico en verkort de inbedrijfstellingstijd.
Episch poeder
Bij Epic Powder bieden we een breed scala aan apparatuurmodellen en oplossingen op maat die aan uw specifieke behoeften voldoen. Ons team heeft meer dan 20 jaar ervaring in de verwerking van diverse poeders. Epic Powder is gespecialiseerd in fijnpoederverwerkingstechnologie voor de mineralenindustrie, chemische industrie, voedingsmiddelenindustrie, farmaceutische industrie, enzovoort.
Neem contact met ons op Vraag vandaag nog een gratis adviesgesprek en oplossingen op maat aan!
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je mag ook contact EPIC Poeder online klantvertegenwoordiger Zelda voor verdere vragen.”
— Emily Chen, Ingenieur