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具有橄榄石结构的磷酸铁锂 (LiFePO 4 或 LFP) 因其环保、高循环性能和安全性而被视为最有前途的锂离子电池正极材料之一 (Wang and Sun, 2015)。与其他锂电池正极相比，LiFePO 4 具有多种优势，例如长寿命、高功率、高安全性和低容量衰减 (Armand and Tarascon, 2008, Ghadbeigi et al., 2015, Dunn et al., 2011)。基于 LFP 的电池已迅速占领市场的各个领域，其未来发展前景仍然光明。尽管它们不是汽车用途的首选，但亚洲市场正在重新评估它们，以降低最终产品的价格并抑制钴的整体使用量 (Gucciardi et al., 2021)。对于此应用，进一步提高电池的性能、降低电池成本，同时认真处理电池生产和处置过程中可能出现的所有环境问题都是适当的。为此，必须开发新的材料合成生产方法和新的电极制造配方 (Liu et al., 2021)。为了实现这些结果，有必要设计具有成本效益且质量可控的材料和电极制造工艺 (Valvo et al., 2017)。过去，在我们的实验室中，使用创新方法合成了性能良好的 LFP，其主要优势在于 LFP 不需要在受控气氛的烤箱中生产，因为可以在空气中获得它 (Prosini et al., 2016)。同时，开始了一项研究活动，以生产含有非氟化水分散性聚合物作为电极粘合剂的电极 (Prosini et al., 2015)。由于该聚合物可分散于水中，因此使用它们可以取代锂离子电池技术中通常用作电极制备溶剂的 N-甲基吡咯烷酮 (NMP)，而用水代替。这样不仅可以降低电极的危险性，还可以降低生产成本。事实上，据计算，对整个阴极生产而言，47% 的总工艺能量消耗在电极的干燥过程中，用于 NMP 蒸发和回收 (Wood 等人，2018)。从这两个实验室规模开发的工艺出发，本文我们描述了一个中试工厂的设计，该工厂能够生产公斤级的 LFP 和制备 26 cm2 大小的水基电极。虽然这些工艺的规模与工业规模的工艺无法相比，但同时它们也比实验室规模的工艺要大得多。
水基锂生产工艺放大...
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