В последнее время LMFP, или литий-марганцево-железофосфат, привлекает к себе много внимания в индустрии силовых батарей. Добавление марганца в структуру LFP повышает напряжение с примерно 3,4 В до 4,1 В, что увеличивает плотность энергии, сохраняя при этом преимущества литий-железофосфата с точки зрения безопасности и стоимости. Для автопроизводителей, стремящихся сбалансировать запас хода и стоимость, LMFP выглядит привлекательным компромиссным вариантом. Однако производство высококачественного катодного материала LMFP в значительной степени зависит от этапа измельчения порошка.
Почему размер частиц важен для LMFP
Размер частиц и их распределение в катодных материалах напрямую влияют на покрытие суспензией, плотность прессования и, в конечном итоге, на скоростные характеристики и срок службы батареи. Спеченный LMFP обычно твердый и склонен к агломерации, поэтому его нельзя использовать непосредственно в производстве батарей. Как правило, производители стремятся к значению D50 от 1 до 5 микрон с узким распределением, то есть соотношение D90 к D10 не должно быть слишком широким.
Если частицы слишком крупные, пути переноса ионов лития удлиняются. Если распределение слишком широкое, мелкие частицы заполняют промежутки между более крупными. Это может увеличить плотность при прессовании на бумаге, но создает неравномерную пористость и плохое смачивание электролитом, что ухудшает характеристики элемента.
Почему технология Jet Milling подходит для LMFP?
Струйное фрезерование Этот метод хорошо подходит для твердых, хрупких катодных материалов, таких как LMFP. Он использует высокоскоростной поток воздуха для ускорения частиц и их разрушения за счет удара друг о друга. Поскольку в процессе не используются абразивные материалы, загрязнение металлом минимально.
LMFP очень чувствителен к магнитным загрязнениям, таким как железо, хром и никель. Даже следовые количества могут увеличить саморазряд и поставить под угрозу безопасность батареи. Струйные мельницы с керамическим покрытием или полностью керамическими камерами измельчения помогают контролировать этот риск.
Как избежать распространенных проблем при шлифовании
Струйное измельчение — это не процесс, который можно настроить и забыть. Чем мельче порошок LMFP, тем выше его удельная площадь поверхности и поверхностная энергия, что повышает вероятность повторной агломерации. Если давление в сопле, скорость классификатора, скорость подачи и поток воздуха для транспортировки не согласованы должным образом, порошок может пройти тест D50, но при этом содержать вторичные агломераты, видимые под сканирующим электронным микроскопом.
Это особенно часто встречается во время пилотных испытаний. Кривую классификатора необходимо корректировать в зависимости от состояния спекания и исходного размера частиц сырья. Цель состоит в том, чтобы стабилизировать значения D50, D90 и удельной поверхности одновременно, а не только одно число.
Контроль влажности и кислорода
Контроль влажности — еще одна деталь, которую нельзя упускать из виду. Как и большинство катодных материалов, LMFP чувствителен к влажности. Если влага попадает в порошок во время измельчения, состояние поверхности изменяется, что впоследствии влияет на вязкость и дисперсию при нанесении углеродного покрытия или смешивании суспензии.
Именно поэтому во многих шлифовальных линиях LMFP используется система замкнутого контура с подачей азота. Она предотвращает попадание влаги и кислорода, а также снижает риск взрыва пыли. При оценке оборудования следует уделять особое внимание герметичности, контролю уровня кислорода и эффективности пылевого фильтра.
Выбор оборудования для LMFP
Струйные мельницы с псевдоожиженным слоем широко используются для измельчения LMFP. Материал псевдоожижен внутри измельчающей камеры, поэтому частицы сталкиваются более равномерно, и готовый порошок имеет более концентрированное распределение по размерам. Для очень мелких частиц, таких как D50 размером менее 2 микрон, многосопловая конструкция с противоположно направленными струями может обеспечить большую энергию удара.
Выбор классификатора также имеет важное значение. Различные конструкции классификаторов и кривые скорости подходят для разных размеров мишеней, и поставщик обычно подбирает их в соответствии с требованиями заказчика.
Как порошок Epic Powder поддерживает технологию помола LMFP
Принимая Эпический порошок's струйная мельница с псевдоожиженным слоем серии MQW Например, это оборудование использовалось во многих проектах по разработке аккумуляторных материалов, включая LFP, LCO и тройные катодные материалы. Этот опыт хорошо применим и к LMFP.
Измельчительная камера может быть облицована керамикой из оксида алюминия или диоксида циркония, а классификатор также может быть оснащен керамическими деталями для минимизации загрязнения металлами. Для заказчиков со строгими ограничениями по влажности и кислороду система замкнутого цикла с использованием азота может поддерживать очень низкий уровень кислорода и предотвращать поглощение влаги порошком.
Для LMFP, процесс производства которого у многих производителей все еще находится на стадии валидации, мы обычно рекомендуем начинать с лабораторной установки. Проведите партию, подтвердите значения D50, D90, удельной площади поверхности и уровня примесей, а затем, после стабилизации процесса, увеличьте масштаб.
Практика струйной фрезеровки LMFP
Случай 1:
Разработчик материалов для аккумуляторов прислал нам партию спеченного порошка LMFP весом 5 кг, измельченного с помощью обычной мельницы. Значение D50 составляло около 8 микрон, но распределение частиц было широким, а изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, показали плотные агломераты. Заказчик хотел проверить, можно ли с помощью струйного измельчения снизить значение D50 до менее 3 микрон, сохранив при этом содержание магнитных примесей ниже 50 ppb.
Мы провели испытания на лабораторной установке для измельчения в псевдоожиженном слое с использованием технологии MQW, оснащенной керамической футеровкой измельчительной камеры и продувкой азотом. После трех этапов корректировки параметров конечный порошок достиг значения D50 2,3 микрона, D10 — 0,9 микрона и D90 — 5,1 микрона. Агломераты были в значительной степени разрушены, а уровень магнитных примесей оставался значительно ниже целевого значения. Это дало заказчику достаточно данных для обоснования необходимости создания пилотной установки.
Случай 2:
Китайский производитель катодных материалов планировал запустить новую линию по производству низкомолекулярных фторполимеров (LMFP) и нуждался в решении для измельчения, способном обрабатывать 500 кг материала в час со стабильным размером частиц и низким уровнем воздействия кислорода. Целевой показатель D50 составлял от 2 до 4 микрон, а уровень кислорода во время измельчения должен был оставаться ниже 100 ppm.
На основании результатов лабораторных исследований мы рекомендовали струйную мельницу с псевдоожиженным слоем MQW, системой замкнутого контура подачи азота, керамическим классификатором и автоматическим контролем содержания кислорода. После ввода в эксплуатацию линия работала с целевой производительностью, при этом значение D50 стабильно находилось в диапазоне от 2,5 до 3,2 микрон. Система замкнутого контура поддерживала уровень кислорода ниже 50 ppm, а керамические изнашиваемые детали снизили загрязнение металлами по сравнению с предыдущей установкой заказчика.
На что обратить внимание при покупке струйной фрезерной машины для LMFP
При покупке струйной мельницы для LMFP не следует сосредотачиваться только на производительности. Гораздо важнее, может ли машина стабильно производить порошок в соответствии со спецификацией, насколько хорошо она контролирует металлические загрязнения и магнитные частицы, насколько надежна система защиты инертным газом, насколько легко чистить ее между партиями и имеет ли поставщик достаточный опыт работы с материалами для батарей.
LMFP ведет себя иначе, чем LFP и NCM, поэтому копирование параметров процесса с других материалов обычно не работает.
Начните с пробного запуска.
Если ваш проект по производству низкомолекулярного целлюлозного волокна сталкивается с проблемами измельчения, такими как неравномерный размер частиц, слишком широкое распределение, серьезная агломерация или превышение допустимых пределов загрязнения металлами, лучшим первым шагом будет проведение мелкосерийного пробного производства. Перед переходом к серийному производству сопоставьте поведение сырья с целевыми спецификациями и параметрами оборудования.
Компания Epic Powder предлагает полный спектр услуг, от лабораторных испытаний до проектирования комплексной производственной линии. Мы можем порекомендовать подходящую конфигурацию оборудования и классификатора в соответствии с техническими характеристиками вашего продукта. Отправьте нам ваш материал, мы сначала проведем испытания, а затем обсудим решение. Такой подход снижает риски при покупке и сокращает время ввода в эксплуатацию.
Эпический порошок
В компании Epic Powder мы предлагаем широкий выбор моделей оборудования и разрабатываем индивидуальные решения, отвечающие вашим конкретным потребностям. Наша команда обладает более чем 20-летним опытом в области обработки различных порошков. Epic Powder специализируется на технологиях обработки мелкодисперсных порошков для горнодобывающей, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслей промышленности.
Связаться с нами Получите бесплатную консультацию и индивидуальные решения уже сегодня!
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете свяжитесь с EPIC Представитель по работе с клиентами Powder Online Зельда для любых дальнейших запросов».
— Эмили Чен, Инженер