LMFP หรือลิเธียมแมงกานีสไอรอนฟอสเฟต กำลังได้รับความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่พลังงานในปัจจุบัน การเติมแมงกานีสเข้าไปในโครงสร้าง LMFP ทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจากประมาณ 3.4 โวลต์ เป็นประมาณ 4.1 โวลต์ ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน ในขณะที่ยังคงรักษาข้อดีด้านความปลอดภัยและต้นทุนของลิเธียมไอรอนฟอสเฟตไว้ สำหรับผู้ผลิตรถยนต์ที่พยายามสร้างสมดุลระหว่างระยะทางและต้นทุน LMFP ดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ แต่การผลิตวัสดุแคโทด LMFP คุณภาพสูงนั้นขึ้นอยู่กับขั้นตอนการบดผงเป็นอย่างมาก.
เหตุใดขนาดอนุภาคจึงมีความสำคัญต่อ LMFP
ขนาดอนุภาคและการกระจายตัวของวัสดุแคโทดส่งผลโดยตรงต่อการเคลือบสารละลาย ความหนาแน่นหลังการอัด และท้ายที่สุดคือความสามารถในการจ่ายกระแสและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ โดยทั่วไปแล้ว LMFP ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกจะมีลักษณะแข็งและมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อน จึงไม่สามารถนำมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ได้โดยตรง โดยปกติแล้ว ผู้ผลิตจะตั้งเป้าหมายให้ค่า D50 อยู่ระหว่าง 1 ถึง 5 ไมครอน โดยมีการกระจายตัวที่แคบ ซึ่งหมายความว่าอัตราส่วน D90 ต่อ D10 ไม่ควรจะกว้างเกินไป.
หากอนุภาคมีขนาดใหญ่เกินไป เส้นทางการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนจะยาวขึ้น ในทางกลับกัน หากการกระจายตัวกว้างเกินไป อนุภาคขนาดเล็กจะเข้าไปเติมเต็มช่องว่างระหว่างอนุภาคขนาดใหญ่ ซึ่งอาจเพิ่มความหนาแน่นของการอัดบนกระดาษได้ แต่จะทำให้เกิดรูพรุนที่ไม่สม่ำเสมอและการเปียกของอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ดี ซึ่งส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่.
เหตุใดการกัดด้วยเจ็ทจึงเหมาะกับ LMFP
โรงสีเจ็ท เหมาะสำหรับวัสดุแคโทดที่แข็งและเปราะ เช่น LMFP โดยใช้กระแสลมความเร็วสูงในการเร่งความเร็วอนุภาคและทำให้แตกตัวด้วยการกระแทกระหว่างอนุภาค เนื่องจากไม่มีการใช้สารบด จึงทำให้มีการปนเปื้อนของโลหะน้อยมาก.
LMFP มีความไวต่อสารปนเปื้อนแม่เหล็ก เช่น เหล็ก โครเมียม และนิกเกล อย่างมาก แม้แต่ปริมาณเพียงเล็กน้อยก็สามารถเพิ่มการคายประจุเองและส่งผลต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่ได้ เครื่องบดแบบเจ็ทที่มีห้องบดบุด้วยเซรามิกหรือเป็นเซรามิกทั้งหมดจะช่วยควบคุมความเสี่ยงนี้ได้.
การหลีกเลี่ยงปัญหาทั่วไปในการเจียร
การบดด้วยเจ็ทไม่ใช่กระบวนการที่ตั้งค่าแล้วปล่อยทิ้งไว้ได้เลย ผง LMFP ที่ละเอียดมากยิ่งขึ้น พื้นที่ผิวจำเพาะและพลังงานพื้นผิวก็จะยิ่งสูงขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนใหม่ได้ง่ายขึ้น หากแรงดันหัวฉีด ความเร็วของเครื่องคัดแยก อัตราการป้อน และการไหลของอากาศในการลำเลียงไม่เหมาะสม ผงอาจผ่านการทดสอบ D50 ได้ แต่ยังคงมีก้อนรวมตัวรองที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM).
สิ่งนี้พบได้บ่อยโดยเฉพาะในระหว่างการทดลองนำร่อง เส้นโค้งการจำแนกประเภทจำเป็นต้องได้รับการปรับแต่งตามสถานะการเผาผนึกและขนาดอนุภาคเริ่มต้นของวัตถุดิบ เป้าหมายคือการทำให้ค่า D50, D90 และพื้นที่ผิวจำเพาะมีความเสถียรพร้อมกัน ไม่ใช่แค่ค่าใดค่าหนึ่ง.
การควบคุมความชื้นและออกซิเจน
การควบคุมความชื้นเป็นอีกรายละเอียดหนึ่งที่ไม่ควรมองข้าม เช่นเดียวกับวัสดุแคโทดส่วนใหญ่ LMFP มีความไวต่อความชื้น หากความชื้นเข้าไปในผงระหว่างการบด สภาพพื้นผิวจะเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจะส่งผลต่อความหนืดและการกระจายตัวในภายหลังระหว่างการเคลือบด้วยคาร์บอนหรือการผสมสารละลาย.
ด้วยเหตุนี้ สายการผลิตบดละเอียด LMFP จำนวนมากจึงใช้ระบบวงปิดไนโตรเจน เพราะจะช่วยป้องกันความชื้นและออกซิเจน พร้อมทั้งลดความเสี่ยงจากการระเบิดของฝุ่น เมื่อประเมินอุปกรณ์ ควรให้ความสำคัญกับความแน่นหนาของอากาศ การตรวจสอบปริมาณออกซิเจน และประสิทธิภาพของตัวกรองฝุ่นด้วย.
การเลือกอุปกรณ์สำหรับ LMFP
เครื่องบดแบบเจ็ทฟลูอิไดซ์เบดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการบด LMFP วัสดุจะถูกทำให้เป็นของเหลวภายในห้องบด ทำให้อนุภาคชนกันอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น และผงที่ได้จะมีขนาดอนุภาคที่กระจายตัวได้ดีกว่า สำหรับเป้าหมายที่มีขนาดเล็กมาก เช่น D50 ต่ำกว่า 2 ไมครอน การออกแบบเจ็ทแบบหลายหัวฉีดสามารถให้พลังงานกระแทกได้มากขึ้น.
การเลือกเครื่องคัดแยกก็มีความสำคัญเช่นกัน การออกแบบเครื่องคัดแยกและเส้นโค้งความเร็วที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมกับขนาดเป้าหมายที่แตกต่างกัน และโดยปกติแล้วผู้ผลิตจะเลือกให้ตรงกับความต้องการของลูกค้า.
Epic Powder รองรับการบดแบบ LMFP อย่างไร
การเอาไป ผงมหากาพย์ของ เครื่องบดเจ็ทแบบฟลูอิไดซ์เบดซีรีส์ MQW ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์นี้ถูกนำไปใช้ในโครงการวัสดุแบตเตอรี่หลายโครงการ รวมถึงวัสดุ LFP, LCO และวัสดุแคโทดแบบไตรภาค ประสบการณ์เหล่านั้นสามารถนำมาปรับใช้กับ LMFP ได้เป็นอย่างดี.
ห้องบดสามารถบุด้วยเซรามิกอะลูมินาหรือเซอร์โคเนียได้ และเครื่องคัดแยกก็สามารถติดตั้งชิ้นส่วนเซรามิกเพื่อลดการปนเปื้อนของโลหะให้น้อยที่สุด สำหรับลูกค้าที่มีข้อจำกัดด้านความชื้นและออกซิเจนอย่างเข้มงวด ระบบวงปิดไนโตรเจนสามารถรักษาระดับออกซิเจนให้ต่ำมากและป้องกันการดูดซับความชื้นของผงได้.
สำหรับ LMFP ซึ่งยังอยู่ในขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องสำหรับผู้ผลิตหลายราย เรามักแนะนำให้เริ่มต้นด้วยหน่วยการผลิตขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการ ทดลองผลิตเป็นชุด ตรวจสอบค่า D50, D90, พื้นที่ผิวจำเพาะ และระดับสิ่งเจือปน จากนั้นจึงขยายขนาดการผลิตเมื่อกระบวนการมีความเสถียรแล้ว.
การกัดเจ็ท LMFP ในทางปฏิบัติ
กรณี 1:
ผู้พัฒนาวัสดุแบตเตอรี่รายหนึ่งส่งผง LMFP เผาผนึก (sintered LMFP powder) น้ำหนัก 5 กิโลกรัม ซึ่งบดด้วยเครื่องบดแบบธรรมดามาให้เรา ค่า D50 อยู่ที่ประมาณ 8 ไมครอน แต่การกระจายตัวของอนุภาคค่อนข้างกว้าง และภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) แสดงให้เห็นการรวมตัวกันอย่างหนาแน่น ลูกค้าต้องการตรวจสอบว่าการบดด้วยเจ็ท (jet milling) จะสามารถลดค่า D50 ให้ต่ำกว่า 3 ไมครอนได้หรือไม่ ในขณะที่ยังคงรักษาปริมาณสิ่งเจือปนแม่เหล็กให้อยู่ต่ำกว่า 50 ppb.
เราได้ทำการทดสอบในเครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบด MQW ขนาดห้องปฏิบัติการ โดยใช้ห้องบดที่บุด้วยเซรามิกและระบบไล่ก๊าซไนโตรเจน หลังจากปรับพารามิเตอร์สามรอบ ผงสุดท้ายมีขนาดอนุภาค D50 อยู่ที่ 2.3 ไมครอน โดย D10 อยู่ที่ 0.9 ไมครอน และ D90 อยู่ที่ 5.1 ไมครอน ก้อนอนุภาคถูกสลายไปเกือบหมด และระดับสิ่งเจือปนแม่เหล็กยังคงต่ำกว่าเป้าหมายมาก ข้อมูลเหล่านี้เพียงพอสำหรับลูกค้าในการพิจารณาจัดตั้งหน่วยผลิตขนาดนำร่อง.
กรณี 2:
ผู้ผลิตวัสดุแคโทดในประเทศจีนกำลังวางแผนสร้างสายการผลิต LMFP ใหม่ และต้องการโซลูชันการบดที่สามารถรองรับการผลิต 500 กิโลกรัมต่อชั่วโมง โดยมีขนาดอนุภาคคงที่และสัมผัสกับออกซิเจนในระดับต่ำ เป้าหมาย D50 อยู่ที่ 2 ถึง 4 ไมครอน และระดับออกซิเจนในระหว่างการบดต้องต่ำกว่า 100 ppm.
จากผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการ เราแนะนำเครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบด MQW พร้อมระบบวงปิดไนโตรเจน ตัวแยกขนาดอนุภาคเซรามิก และระบบตรวจสอบออกซิเจนอัตโนมัติ หลังจากการทดสอบระบบ สายการผลิตทำงานได้ตามอัตราการผลิตเป้าหมาย โดยมีค่า D50 อยู่ระหว่าง 2.5 ถึง 3.2 ไมครอนอย่างสม่ำเสมอ ระบบวงปิดช่วยรักษาระดับออกซิเจนให้ต่ำกว่า 50 ppm และชิ้นส่วนสึกหรอเซรามิกช่วยลดการปนเปื้อนของโลหะเมื่อเทียบกับระบบเดิมของลูกค้า.
สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อซื้อเครื่องบดเจ็ทสำหรับ LMFP
ในการเลือกซื้อเครื่องบดแบบเจ็ทสำหรับ LMFP อย่าเน้นแค่ปริมาณการผลิตเพียงอย่างเดียว สิ่งที่สำคัญกว่าคือ เครื่องจักรนั้นสามารถผลิตผงได้ตรงตามข้อกำหนดอย่างสม่ำเสมอหรือไม่ ควบคุมการปนเปื้อนของโลหะและอนุภาคแม่เหล็กได้ดีเพียงใด ระบบป้องกันด้วยก๊าซเฉื่อยมีความน่าเชื่อถือแค่ไหน ทำความสะอาดระหว่างการผลิตแต่ละรอบได้ง่ายเพียงใด และผู้จำหน่ายมีประสบการณ์ด้านวัสดุสำหรับแบตเตอรี่มากพอหรือไม่.
LMFP มีลักษณะการทำงานที่แตกต่างจาก LFP และ NCM ดังนั้นการคัดลอกพารามิเตอร์กระบวนการจากวัสดุอื่นจึงมักไม่ได้ผล.
เริ่มต้นด้วยการทดลองใช้งาน
หากโครงการ LMFP ของคุณประสบปัญหาคอขวดในการบด เช่น ขนาดอนุภาคที่ไม่สามารถลดลงได้ การกระจายตัวที่กว้างเกินไป การจับตัวเป็นก้อนอย่างรุนแรง หรือการปนเปื้อนของโลหะเกินขีดจำกัด ขั้นตอนแรกที่ดีที่สุดคือการทดลองในปริมาณน้อย ศึกษาพฤติกรรมของวัตถุดิบให้ตรงกับข้อกำหนดเป้าหมายและพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ก่อนที่จะขยายไปสู่การผลิตในระดับใหญ่.
Epic Powder ให้การสนับสนุนอย่างครบวงจร ตั้งแต่การทดสอบในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการออกแบบสายการผลิตที่สมบูรณ์ เราสามารถแนะนำเครื่องจักรและการกำหนดค่าเครื่องคัดแยกที่เหมาะสมตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ของคุณ ส่งวัสดุของคุณมาให้เรา เราจะทำการทดสอบก่อน จากนั้นเราจะหารือเกี่ยวกับโซลูชัน วิธีนี้ช่วยลดความเสี่ยงในการซื้อและลดระยะเวลาในการติดตั้งใช้งาน.
ผงมหากาพย์
ที่ Epic Powder เรามีอุปกรณ์หลากหลายรุ่นและโซลูชันที่ปรับแต่งได้เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ ทีมงานของเรามีประสบการณ์มากกว่า 20 ปีในด้านการแปรรูปผงต่างๆ Epic Powder เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการแปรรูปผงละเอียดสำหรับอุตสาหกรรมแร่ อุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา และอื่นๆ.
ติดต่อเรา วันนี้เพื่อรับคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งตามความต้องการ!
ขอบคุณที่อ่าน ฉันหวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์ โปรดแสดงความคิดเห็นด้านล่าง คุณยังสามารถ ติดต่อ EPIC ตัวแทนลูกค้าออนไลน์ของ Powder เซลดา หากต้องการสอบถามเพิ่มเติม”
- เอมิลี่ เฉิน, วิศวกร