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          鋰電池正極材料生產工藝和方法

          時間:2022-05-26 10:09:12來源:鉅大LARGE

          導語:?鋰離子電池相關政策陸續出臺推動著產業上下游公司如雨后春筍般成立。鋰離子電池作為電池未來發展方向,其正極材料市場發展前景看好。

            鋰離子電池正極材料市場現狀

            正極材料作為動力鋰離子電池的核心,占新能源整車制造成本大約30~40%。目前已大規模市場化應用的重要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰三種類型。其中,磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料在基礎研究方面已沒有太大技術突破空間,其能量密度和重要技術指標已接近應用極限。從技術進步的角度看,三元材料由于具有高能量密度、較長循環壽命、較高可靠性等優點,逐漸成為動力鋰電正極材料的主流。

            受鋰離子電池及其下游行業快速發展的驅動,鋰離子電池正極材料上升較為迅猛,2016年全球鋰離子電池正極材料銷量達到31.74萬噸,同比上升42.1%,2011-2016年年均復合上升率為32.17%。從應用結構看,鋰電正極材料市場可以細分為小型鋰電正極材料市場和動力鋰電正極材料市場。小型鋰電正極材料重要包括鈷酸鋰、三元材料和錳酸鋰,而動力鋰電正極材料重要為錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料。

            鋰離子電池正極材料生產工藝

            鋰離子電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。正極材料的工業化生產工序較多,合成路線也相比較較復雜,對溫度、環境、雜質含量的控制也比較嚴格。正極材料的工業化生產工序較多,合成路線也相比較較復雜,對溫度、環境、雜質含量的控制也比較嚴格,正極材料重要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

            煅燒技術,采用微波干燥新技術干燥鋰離子電池正極材料,解決了常規鋰離子電池正極材料干燥技術用時長,使資金周轉較慢,并且干燥不均勻,以及干燥深度不夠的問題,具體特點有:

            1、采用鋰離子電池正極材料微波干燥設備,快捷迅速,幾分鐘就能完成深度干燥,可使最終含水量達到千分之一以上;

            2、干燥均勻,產品干燥品質好;

            3、鋰離子電池正極材料高效節能,安全環保;

            4、其無熱慣性,加熱的即時性易于控制。微波燒結鋰離子電池正極材料具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛生無污染等特點,并能提高產品的均勻性和成品率,改善被燒結材料的微觀結構和性能。

            鋰離子電池正極材料一般制備方法

            1.固相法

            一般選用碳酸鋰等鋰鹽和鈷化合物或鎳化合物研磨混合后,進行燒結反應。此方法優點是工藝流程簡單,原料易得,屬于鋰離子電池發展初期被廣泛研究開發生產的方法,國外技術較成熟;缺點是所制得正極材料電容量有限,原料混合均勻性差,制備材料的性能穩定性不好,批次與批次之間質量一致性差。

            2.絡合物法

            絡合物法用有機絡合物先制備含鋰離子和鈷或釩離子的絡合物前驅體,再燒結制備。該方法的優點是分子規;旌,材料均勻性和性能穩定性好,正極材料電容量比固相法高,國外已試驗用作鋰離子電池的工業化方法,技術并未成熟,國內目前還鮮有報道。

            3.溶膠凝膠法

            利用上世紀70年代發展起來的制備超微粒子的方法,制備正極材料,該方法具備了絡合物法的優點,而且制備出的電極材料電容量有較大的提高,屬于正在國內外迅速發展的一種方法。缺點是成本較高,技術還屬于開發階段。

            4.離子交換法

            離子交換法制備的LiMnO2.獲得了可逆放電容量達270mAh/g高值,此方法成為研究的新熱點,它具有所制電極性能穩定,電容量高的特點。但過程涉及溶液重結晶蒸發等費能費時步驟,距離實用化還有相當距離。

            在鋰離子電池正極材料領域,任何微小的技術革新都有可能掀起新一輪的市場拓展,我國公司應加強對正極材料關鍵技術的研發攻關,取得國際領先地位,增強核心競爭力,在國際競爭中取得優勢。

            鋰離子電池的結構,鋰離子電池結構分為五部分,即正極、負極、隔膜、電解液和外殼。


          標簽: 鋰離子電池

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