Custom Ultrasonic Spray Pyrolysis Equipment for the Scalable Synthesis of LiFePO4 Cathode Materials

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Hybrid Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.18321/cpc23(3)287-297
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Lithium iron phosphate is a promising cathode material for lithium-ion batteries owing to its safety, long cycle life, and environmental compatibility, but its performance strongly depends on the synthesis route. In this work, we report a custom-designed ultrasonic spray pyrolysis system equipped with a six-zone programmable furnace and a heated electrostatic precipitator for scalable and controlled LFP/C synthesis. Compared with conventional single-zone USP setups, this apparatus enables staged droplet-to-particle transformations, suppressing hollow morphologies and improving precursor uniformity. LFP/C powders synthesized in the 400-600 °C range exhibited poorly crystalline or partially amorphous structures as-sprayed, which transformed into phase-pure olivine LiFePO4 after annealing at 600 °C for 3 h under Ar. SEM revealed that spherical, submicron precursor particles (~200 nm ─ 1 µm) with smooth surfaces were produced directly by USP, while post-annealing preserved the morphology but introduced coarser textures and surface porosity. Such microstructural evolution is expected to balance tap density and Li⁺ transport pathways, consistent with prior studies of USP-derived LFP/C. Comparative analysis with two-phase nozzle and flame spray pyrolysis systems shows that the combination of gradient thermal control and electrostatic deposition in our setup improves the quality of the resulting powders and provides a promising combination of laboratory precision and potential scalability. These results demonstrate that the custom USP approach is an efficient and flexible platform for producing high-quality LFP/C cathode powders with controllable morphology and crystallinity.