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三元锂离子电池正极材料生产工艺和优势

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点击次数:76 更新时间:2021年01月29日14:47:08 打印此页 关闭

正极材料重要是为电池供应锂离子,它决定了电池的能量密度、寿命、安全性、使用领域等,市场上常用的正极材料重要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料,其中三元材料分为镍钴锰NCM以及镍钴铝NCA。


三元锂离子电池正极材料生产工艺


锂离子电池三元正极材料生产的三大重要环节是混料磨料、高温烧结、粉碎分解,每个环节的控制以及设备的性能都会对最终产品出现直接或间接的影响。其中分级、筛选和包装是三元材料的最后环节,我们来了解下这些环节。


●分级


三元锂离子电池材料粒度分布会影响材料的比表面积、压实密度、极片加工性能及电池的电性能。而粉碎设备只能控制材料的粒径,却不能控制材料的粒度分布,若要控制材料的粒度分布,就要用到分级设备。三元材料的分级一般在气流粉碎机之后加上气流分级装置,直接对粉碎后的产品进行分级。根据三元材料的粒度分布要求,可选择不同的气流分级机和分级工艺。


●筛分


为了防止材料中含有异物或粗大颗粒,还需对锂离子电池三元材料进行筛分。三元材料的Dmax至少小于50μm,但有时会出现Dmax超标的情况。振动筛筛分效率高,一般是80%~95%;筛分原料粒度的范围大,从大于250mm到0.1mm或0.01mm;单位面积产量大;易于调整,筛孔较少堵塞。这种筛子要专门的传动设备且消耗动力。


关于振动筛的整个工作而言,最重要的部件是筛网、电机和轴承。在锂离子电池三元正极材料的使用中,筛网的选择很关键。因为三元材料的制程过程应防止带入铁杂质或者其他金属,所以筛网的材质要选择非金属材质,且要耐碱腐蚀。


●包装


三元锂离子电池材料包装一般采用真空包装或真空后再充入惰性气体。真空包装机品种较多,通常分为机械挤压式、插管式、室式输送带式、旋转台式和热成型式等。机械挤压式真空包装原理是:包装袋充填结束后,在其两侧用海绵等弹性物品将袋内空气排除,然后进行封口。这种方法最简单,但真空度低,用于真空度要求不高的场合。


三元锂离子电池正极材料重要的质量指标之一是粒度及粒度分布,粒度及粒度分布会影响三元材料的比表面积、振实密度、压实密度、加工性能及点化学性能。所以锂离子电池用三元材料需严格控制粒度及粒度分布。


锂离子电池三元正极材料的优势


1.锂离子电池三元正极材料价格不贵,成本低


2.循环性能好于正常钴酸锂


3.克容量略高于钴酸锂


4.容量与安全性方面比较均衡


5.耐过充性好、易于合成


6.在大电流充放电时,极化小。电池可持续3C充电,5C放电的高输入输出能力。


在三元锂离子电池火热的行业大趋势下,国内不少正极材料公司在发展中面对着巨额的国外专利费用。国内三元材料专利申请比较分散,尤其是龙头公司涉足较少,整体研究氛围不强,要国内公司重视正极材料的研发及知识产权的保护;第二,三元材料的安全性、成本问题等存在较大的发展空间。目前,国外申请人的布局并不完善,因此,国内公司若能在这些方面加大研发投入,尽早掌握核心专利,才有可能实现在三元材料领域的弯道超车。


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