本书针对国内外普遍采用的磷酸铁锂固相法生产工艺进行了系统的介绍，包括磷酸铁锂的合成工艺路线，主要原材料，生产设备与智能化方案，开车前设备清洗，投产前设备调试，工厂安全管理和异物防控管理，高压实、低温磷酸铁锂材料的研发以及新型正极材料技术发展展望等。本书结合生产实际，给出了大量的生产注意事项和设备异常原因分析及相应的解决方法,有助于读者深入了解磷酸铁锂生产过程中影响产品质量和产量的控制要点，对磷酸铁锂生产企业具有极高的参考价值。
本书不仅适用于从事锂离子电池正极材料生产的操作人员、技术人员、研发人员以及管理人员等参考阅读，对想要了解磷酸铁锂材料实际生产过程的相关高校及科研院所的师生亦有很大的参考价值。

第1章绪论1
1.1磷酸铁锂材料1
1.2磷酸铁锂材料晶体结构2
1.3磷酸铁锂材料在电池中的应用2
1.4磷酸铁锂材料及电池的制备3
1.4.1磷酸铁锂材料的合成技术3
1.4.2制备磷酸铁锂正极极片的添加剂6
1.4.3磷酸铁锂电池制备工艺8
1.5磷酸铁锂材料及电池的技术改进及发展趋势9
1.5.1高压实密度9
1.5.2低温性能改进10
1.5.3高能量密度11
参考文献12

第2章固相法磷酸铁锂工艺介绍14
2.1磷酸铁锂合成工艺路线14
2.1.1固相法工艺16
2.1.2液相法工艺17
2.2固相法合成磷酸铁锂主要原材料19
2.2.1磷酸铁19
2.2.2草酸亚铁25
2.2.3碳酸锂28
2.2.4葡萄糖31
2.2.5添加剂32
2.3基于磷酸铁的固相法合成工艺34
2.3.1主要原辅料及能耗34
2.3.2主要原辅料标准35
2.3.3设备清单36
2.3.4生产工艺流程39
2.3.5物料平衡表51
2.3.6产品指标54
2.4基于草酸亚铁的固相法合成工艺54
2.4.1主要原辅料及能耗55
2.4.2主要原辅料标准55
2.4.3设备清单57
2.4.4生产工艺流程60
2.4.5物料平衡表64
2.4.6元素平衡65
2.4.7产品指标68

第3章固相法磷酸铁锂生产设备及智能化方案69
3.1投配料系统69
3.1.1投配料系统介绍69
3.1.2投配料系统结构组成及工艺流程69
3.1.3设备技术要求72
3.1.4质量控制点及注意事项74
3.1.5常见故障与解决措施75
3.2砂磨系统——砂磨机75
3.2.1砂磨系统介绍75
3.2.2砂磨机结构组成及工艺流程78
3.2.3设备技术要求81
3.2.4砂磨机产能影响因素82
3.2.5质量控制点及注意事项84
3.2.6常见故障与解决措施86
3.3干燥设备——喷雾干燥机87
3.3.1喷雾干燥机介绍87
3.3.2喷雾干燥系统结构组成及工艺流程89
3.3.3设备技术要求91
3.3.4影响喷雾干燥效果的因素92
3.3.5质量控制点及注意事项94
3.3.6常见故障与解决措施96
3.4烧结设备——辊道窑97
3.4.1辊道窑介绍97
3.4.2辊道窑结构组成及工艺流程98
3.4.3设备技术要求102
3.4.4质量控制点及注意事项106
3.4.5常见故障与解决措施107
3.5粉碎设备——气流磨113
3.5.1气流磨介绍113
3.5.2气流粉碎系统结构组成及工艺流程114
3.5.3设备技术要求117
3.5.4影响粉碎效率的因素118
3.5.5质量控制点及注意事项120
3.5.6常见故障与解决措施121
3.6筛分设备——振动筛124
3.6.1振动筛介绍124
3.6.2振动筛结构组成125
3.6.3设备技术要求126
3.6.4影响振动筛效率的因素126
3.6.5质量控制点及注意事项127
3.6.6常见故障与解决措施128
3.7除磁设备——电磁除铁器129
3.7.1电磁除铁器介绍129
3.7.2电磁除铁器结构组成130
3.7.3设备技术要求131
3.7.4影响电磁除铁器效率的因素132
3.7.5常见故障与解决措施133
3.8包装设备——吨袋包装机135
3.8.1包装机介绍135
3.8.2设备结构组成及工艺流程136
3.8.3设备技术要求136
3.8.4常见故障与解决措施137
3.9辅助设备138
3.9.1氮气站——空分制氮机138
3.9.2纯水站——纯水机140
3.9.3空气压缩设备——空压机144
3.9.4冷却设备——冷冻机149
3.10万吨级磷酸铁锂生产设备清单152
3.11磷酸铁锂工厂设备智能化方案154
3.12工厂节能降本方案156
3.12.1成本结构156
3.12.2节能降本思路157
3.12.3节能降本方案160

第4章开车前设备清洗165
4.1设备清洗165
4.1.1设备清洗概述165
4.1.2清洗前准备工作165
4.1.3确认清洗必备条件166
4.2内外环境的清理166
4.2.1车间场地清理166
4.2.2设备外部清理169
4.2.3设备内部清理171
4.2.4管道清洗吹扫174
4.3生产设备的清理176
4.3.1投料配料系统设备清理176
4.3.2砂磨系统清理179
4.3.3喷雾干燥系统清理181
4.3.4辊道窑系统清理183
4.3.5粉碎系统清理185
4.3.6超声波振动筛清理187
4.3.7电磁除铁器清理188
4.3.8包装机清理190

第5章投产前设备调试193
5.1设备调试介绍193
5.1.1设备调试概述193
5.1.2设备调试前准备工作194
5.1.3设备调试注意事项196
5.2投配料系统设备调试196
5.3砂磨系统调试198
5.4喷雾干燥系统调试202
5.5窑炉烧结系统调试205
5.6气力输送系统调试209
5.7粉碎系统调试211
5.8筛分除铁包装系统调试215
5.8.1振动筛调试215
5.8.2电磁除铁器调试217
5.8.3包装机调试219
5.9设备调试过程中的异常分析222
5.9.1投配料系统异常分析222
5.9.2砂磨系统异常分析223
5.9.3喷雾干燥系统异常分析224
5.9.4窑炉烧结系统异常分析225
5.9.5气流输送系统异常分析228
5.9.6粉碎系统异常分析229
5.9.7筛分除铁包装系统异常分析231

第6章磷酸铁锂工厂安全管理及异物防控管理233
6.1磷酸铁锂工厂安全管理233
6.1.1安全管理概述233
6.1.2厂区（公共区域）风险源及环境因素235
6.1.3车间风险源及环境因素238
6.1.4基建、施工区域风险源及环境因素241
6.1.5交通及宿舍区风险源及环境因素244
6.2磷酸铁锂工厂异物防护概念245
6.2.1异物的定义245
6.2.2异物产生不良影响的机理247
6.2.3金属异物的危害248
6.3磷酸铁锂工厂异物防护管理和管控249
6.3.1异物来源249
6.3.2车间常见的异物引入风险点250
6.3.3异物防控方法253
6.3.4异物防控实施细则254
6.3.5异物防控总结260

第7章高压实磷酸铁锂材料的研发262
7.1材料的高压实原理和技术路径262
7.2提高磷酸铁锂材料压实密度研究进展262
7.3高振实密度原料对磷酸铁锂材料压实密度的影响264
7.3.1样品的制备264
7.3.2材料晶体结构分析264
7.3.3材料微观形貌分析264
7.3.4材料压实密度分析266
7.3.5材料的电化学性能分析266
7.4颗粒形貌和碳含量对磷酸铁锂材料压实密度的影响268
7.4.1样品的制备269
7.4.2样品形貌分析269
7.4.3样品碳含量及石墨化程度分析271
7.4.4样品材料压实密度分析271
7.4.5样品电化学性能分析272
7.4.6样品圆柱电池电化学性能分析273
7.5分散剂对磷酸铁锂极片压实密度的影响277
7.5.1磷酸铁锂浆料的制备277
7.5.2KD-1添加量对磷酸铁锂分散程度的影响277
7.5.3磷酸铁锂分散状态对压实密度及电化学性能的影响280
参考文献282

第8章磷酸铁锂低温性能改进技术284
8.1磷酸铁锂材料低温性能测试与评价284
8.1.1锂离子电池低温测试标准及方法284
8.1.2锂离子电池低温评价288
8.2磷酸铁锂材料低温性能改善方法296
8.2.1纳米化结构调整297
8.2.2表面包覆技术297
8.2.3双重优化298
8.2.4体相掺杂300
8.3磷酸铁锂电池体系的低温影响因素300
8.3.1电解液的离子电导率301
8.3.2负极材料305
8.3.3正负极材料和电解液的匹配308
8.3.4充放电模式309
8.4小结310
参考文献310

第9章新型正极材料技术发展展望314
9.1磷酸锰铁锂的研发与产业发展314
9.2磷酸钒锂技术与产业化316
9.3磷酸铁锂的高容量化319
9.4铁基钠离子电池的发展未来320
参考文献323

我国的磷酸铁锂产业已经走过了二十余年的路程。2024年，我国磷酸铁锂材料产销量突破了200万吨。在电动汽车领域磷酸铁锂电池占比已经突破了70%。在储能领域，磷酸铁锂电池更是占据了高达98%以上的市场。磷酸铁锂凭借其良好的资源性、低成本、高安全性、易加工性能，成为锂离子电池的首选正极材料。
随着应用端市场规模的扩大，对磷酸铁锂材料的研究也越发深入，对磷酸铁锂提出的要求也越来越高。例如，刀片电池、大圆柱电池对磷酸铁锂正极材料的压实密度提出了达到2.6~2.7g/cm3的高要求。电动汽车的“低温焦虑”，促使众多厂家提出了改进磷酸铁锂正极材料低温性能的技术路线。宁德时代、合肥国轩等厂家提出了针对满足快速充电的快充正极材料需求。磷酸铁锂的产品分类越来越细，同时产能规模也在继续放大。2024年，国内单条产线的产能已经达到了1万吨/年。最大的磷酸铁锂生产企业湖南裕能的年产能已经达到了80万吨。保守估计，2024年磷酸铁锂产业涉及的产值已达1万亿人民币。预计今后10年，磷酸铁锂相关产业链仍然是一个不可被替代的产业群体。
经过多年的发展，固相法已经成为磷酸铁锂主要的生产技术。固相法具有配料精准、性能稳定、配套加工设备齐备、能耗低、适用于大规模放大等特点。虽然磷酸铁锂行业发展迅速，但到目前还没有专门、系统地介绍固相法大规模生产磷酸铁锂材料的相关书籍。本书希望填补这方面的空白，给从事磷酸铁锂生产的技术人员提供一些尽可能有用的资料，促进我国磷酸铁锂事业的进一步发展。
本书是编者团队在多年科学研究和产业化推广工作的基础上总结成文的。其中，第1、9章由梁广川编写，第3~6章由刘汉郧、邹名编写，第2、7、8章由焦昌梅编写。全书由梁广川进行审稿。感谢本课题组历届研究生所做的卓有成效的研究和探索工作。
感谢东莞市星辰锂能咨询有限公司、山东埃尔派粉体科技股份有限公司、中宇（天津）新能源科技有限公司、上海弗雷西阀门有限公司、江苏尚金干燥科技有限公司、东莞市亿富机械科技有限公司、江苏博涛智能热工股份有限公司、云南鸿泰博新材料股份有限公司、广东智子智能技术有限公司对本书出版的大力支持。
由于时间仓促和作者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请国内外同行批评指正。

著者
2025年4月