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简述锂离子电池正极材料生产工艺和方法
简述锂离子电池正极材料生产工艺和方法
  • 发布时间:2021-02-05 15:36

简述锂离子电池正极材料生产工艺和方法

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正极材料作为动力锂离子电池的核心,占新能源整车制造成本大约30~40%。目前已大规模市场化应用的重要包括磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂三种类型。其中,磷酸铁锂和锰酸锂材料在基础研究方面已没有太大技术突破空间,其能量密度和重要技术指标已接近应用极限。从技术进步的角度看,三元材料由于具有高能量密度、较长循环寿命、较高可靠性等优点,逐渐成为动力锂电正极材料的主流。


受锂离子电池及其下游行业快速发展的驱动,锂离子电池正极材料上升较为迅猛,2016年全球锂离子电池正极材料销量达到31.74万吨,同比上升42.1%,2011-2016年年均复合上升率为32.17%。从应用结构看,锂电正极材料市场可以细分为小型锂电正极材料市场和动力锂电正极材料市场。小型锂电正极材料重要包括钴酸锂、三元材料和锰酸锂,而动力锂电正极材料重要为锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料。


锂离子电池正极材料生产工艺


锂离子电池正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。正极材料的工业化生产工序较多,合成路线也相比较较复杂,对温度、环境、杂质含量的控制也比较严格。正极材料的工业化生产工序较多,合成路线也相比较较复杂,对温度、环境、杂质含量的控制也比较严格,正极材料重要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。


煅烧技术,采用微波干燥新技术干燥锂离子电池正极材料,解决了常规锂离子电池正极材料干燥技术用时长,使资金周转较慢,并且干燥不均匀,以及干燥深度不够的问题,具体特点有:


1、采用锂离子电池正极材料微波干燥设备,快捷迅速,几分钟就能完成深度干燥,可使最终含水量达到千分之一以上;


2、干燥均匀,产品干燥品质好;


3、锂离子电池正极材料高效节能,安全环保;


4、其无热惯性,加热的即时性易于控制。微波烧结锂离子电池正极材料具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点,并能提高产品的均匀性和成品率,改善被烧结材料的微观结构和性能。


锂离子电池正极材料一般制备方法


1.固相法


一般选用碳酸锂等锂盐和钴化合物或镍化合物研磨混合后,进行烧结反应。此方法优点是工艺流程简单,原料易得,属于锂离子电池发展初期被广泛研究开发生产的方法,国外技术较成熟;缺点是所制得正极材料电容量有限,原料混合均匀性差,制备材料的性能稳定性不好,批次与批次之间质量一致性差。


2.络合物法


络合物法用有机络合物先制备含锂离子和钴或钒离子的络合物前驱体,再烧结制备。该方法的优点是分子规模混合,材料均匀性和性能稳定性好,正极材料电容量比固相法高,国外已试验用作锂离子电池的工业化方法,技术并未成熟,国内目前还鲜有报道。


3.溶胶凝胶法


利用上世纪70年代发展起来的制备超微粒子的方法,制备正极材料,该方法具备了络合物法的优点,而且制备出的电极材料电容量有较大的提高,属于正在国内外迅速发展的一种方法。缺点是成本较高,技术还属于开发阶段。


4.离子交换法


离子交换法制备的LiMnO2,获得了可逆放电容量达270mAh/g高值,此方法成为研究的新热点,它具有所制电极性能稳定,电容量高的特点。但过程涉及溶液重结晶蒸发等费能费时步骤,距离实用化还有相当距离。


在锂离子电池正极材料领域,任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展,我国公司应加强对正极材料关键技术的研发攻关,取得国际领先地位,增强核心竞争力,在国际竞争中取得优势。


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