Các công ty sản xuất LiFePO4 chuyên sản xuất vật liệu catốt lithium sắt phosphate (LiFePO4) và các hợp chất liên quan như lithium dihydrogen phosphate (LiH2PO4), vốn rất quan trọng đối với pin lithium-ion hiệu suất cao. Họ tập trung vào tổng hợp độ tinh khiết cao (≥99,7%), các kỹ thuật tinh chế tiên tiến và quy trình sản xuất có khả năng mở rộng để đáp ứng nhu cầu của xe điện (EV) và hệ thống lưu trữ năng lượng. Các công ty chủ chốt như BYD, CATL và Hubei Linfuliye kết hợp các quy trình luyện kim tiên tiến với các đối tác để tối ưu hóa độ an toàn, mật độ năng lượng và độ ổn định nhiệt của pin.
Những quy trình hóa học nào xác định quá trình sản xuất LiFePO4?
Sản xuất LiFePO4 dựa trên tổng hợp tiền chất và nung ở nhiệt độ cao . Các công ty sử dụng đá phosphate và lithium carbonate làm nguyên liệu thô, tinh chế chúng thông qua các phản ứng được kiểm soát như kết tủa thủy hóa. Mẹo chuyên nghiệp: Để đạt được tỷ lệ thu hồi lithium 99,95%, cần ổn định pH trong khoảng 8,2–8,5 trong quá trình chiết xuất. Ví dụ, hệ thống loại bỏ tạp chất độc quyền của Hubei Linfuliye giúp giảm hàm lượng sắt xuống <10ppm, cho phép sản lượng đầu ra trực tiếp đạt chuẩn pin.
Làm thế nào các nhà lãnh đạo ngành công nghiệp duy trì mức độ tinh khiết cạnh tranh? Ngoài các phản ứng hóa học cơ bản, các công nghệ lọc và kết tinh tiên tiến cũng được triển khai. Hãy lấy lò phản ứng dòng chảy liên tục của CATL làm ví dụ - chúng cho phép theo dõi sự phát triển của tinh thể theo thời gian thực, tạo ra các hạt đồng đều kích thước 5–8μm, lý tưởng cho lớp phủ catốt. Đáng ngạc nhiên, ngay cả 0,1% tạp chất natri cũng có thể làm giảm 40% tuổi thọ chu kỳ, thúc đẩy các công ty đầu tư vào hệ thống trao đổi ion nhiều giai đoạn. Chẳng phải độ chính xác là nền tảng của hóa học pin sao?
Tại sao LiH2PO4 lại quan trọng đối với pin LiFePO4?
Lithium dihydrogen phosphate (LiH2PO4) đóng vai trò là nguồn lithium chính trong dung dịch tiền chất catốt. Tỷ lệ Li:P 1:1 của nó cho phép kiểm soát tỷ lệ hóa học chính xác trong quá trình thiêu kết. Các công ty như Hubei Changxinsheng tối ưu hóa quá trình tổng hợp khan để ngăn ngừa sự hình thành nhóm hydroxyl có thể gây ra sự hình thành khí trong pin. Một cơ sở sản xuất 20.000 tấn hàng năm thường tiêu thụ 15 MW điện chỉ riêng cho quá trình sấy chân không—hiệu suất năng lượng ở đây ảnh hưởng trực tiếp đến giá sản phẩm.
| Tham số | Quy trình truyền thống | Quy trình đổi mới |
|---|---|---|
| Độ tinh khiết | 99,0% | 99,7–99,9% |
| Tạp chất (Fe) | 50–100ppm | <10ppm |
| Sử dụng năng lượng | 25kWh/kg | 18kWh/kg |
Trên thực tế, tạp chất quyết định khả năng tồn tại trên thị trường. Phương pháp chiết xuất dung môi được cấp bằng sáng chế của Rockwood đạt được độ tinh khiết 99,99% LiH2PO4 bằng cách loại bỏ chọn lọc các ion canxi và magiê. Tại sao điều này lại quan trọng? Mỗi điểm phần trăm tăng về độ tinh khiết tương ứng với việc duy trì dung lượng pin cao hơn 3–5% sau 2.000 chu kỳ.
Quy mô sản xuất tác động như thế nào đến chi phí LiFePO4?
Lợi thế kinh tế theo quy mô giúp giảm chi phí sản xuất LiFePO4 thông qua hệ thống trộn bùn tự động và mua nguyên liệu thô số lượng lớn . Ví dụ, nhà máy 100.000 tấn của BYD tại Thâm Quyến sử dụng công nghệ trộn bùn bằng robot, giúp giảm 60% chi phí nhân công so với vận hành thủ công. Mẹo nhỏ: Việc đặt nhà máy gần các mỏ lithium (ví dụ: tỉnh Tứ Xuyên) giúp giảm 30–35% chi phí hậu cần.
Chênh lệch chi phí theo khu vực rất lớn. Các nhà máy Trung Quốc có giá trung bình 7,8 đô la/kg cho pin LiFePO4, trong khi các cơ sở tại Mỹ dao động quanh mức 12,5 đô la/kg do chi phí tuân thủ năng lượng và môi trường cao hơn. Tuy nhiên, các khoản trợ cấp của châu Âu cho hệ sinh thái pin địa phương đang thu hẹp khoảng cách này - nhà máy Northvolt tại Thụy Điển hiện đạt 10,2 đô la/kg nhờ tích hợp năng lượng tái tạo.
