三元鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和優(yōu)勢(shì)

來源：存能電氣  日期：2019-09-26 11:09  瀏覽量：次

　　三元鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和優(yōu)勢(shì)。正極材料主要是為電池提供鋰離子，它決定了電池的能量密度、壽命、安全性、使用領(lǐng)域等，市場(chǎng)上常用的正極材料主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元材料，其中三元材料分為鎳鈷錳NCM以及鎳鈷鋁NCA。

　　三元鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝

　　鋰電池三元正極材料生產(chǎn)的三大主要環(huán)節(jié)是混料磨料、高溫?zé)Y(jié)、粉碎分解，每個(gè)環(huán)節(jié)的控制以及設(shè)備的性能都會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生直接或間接的影響。其中分級(jí)、篩選和包裝是三元材料的最后環(huán)節(jié)，我們來了解下這些環(huán)節(jié)。

　　●分級(jí)

　　三元鋰電池材料粒度分布會(huì)影響材料的比表面積、壓實(shí)密度、極片加工性能及電池的電性能。而粉碎設(shè)備只能控制材料的粒徑，卻不能控制材料的粒度分布，若要控制材料的粒度分布，就要用到分級(jí)設(shè)備。三元材料的分級(jí)一般在氣流粉碎機(jī)之后加上氣流分級(jí)裝置，直接對(duì)粉碎后的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)。根據(jù)三元材料的粒度分布要求，可選擇不同的氣流分級(jí)機(jī)和分級(jí)工藝。

　　●篩分

　　為了避免材料中含有異物或粗大顆粒，還需對(duì)鋰電池三元材料進(jìn)行篩分。三元材料的Dmax至少小于50μm，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)Dmax超標(biāo)的情況。振動(dòng)篩篩分效率高，一般是80%~95%；篩分原料粒度的范圍大，從大于250mm到0.1mm或0.01mm；單位面積產(chǎn)量大；易于調(diào)整，篩孔較少堵塞。這種篩子需要專門的傳動(dòng)設(shè)備且消耗動(dòng)力。

　　對(duì)于振動(dòng)篩的整個(gè)工作而言，最主要的部件是篩網(wǎng)、電機(jī)和軸承。在鋰電池三元正極材料的使用中，篩網(wǎng)的選擇很關(guān)鍵。因?yàn)槿牧系闹瞥踢^程應(yīng)避免帶入鐵雜質(zhì)或者其他金屬，所以篩網(wǎng)的材質(zhì)需要選擇非金屬材質(zhì)，且要耐堿腐蝕。

　　●包裝

　　三元鋰電池材料包裝一般采用真空包裝或真空后再充入惰性氣體。真空包裝機(jī)品種較多，通常分為機(jī)械擠壓式、插管式、室式輸送帶式、旋轉(zhuǎn)臺(tái)式和熱成型式等。機(jī)械擠壓式真空包裝原理是：包裝袋充填結(jié)束后，在其兩側(cè)用海綿等彈性物品將袋內(nèi)空氣排除，然后進(jìn)行封口。這種方法最簡(jiǎn)單，但真空度低，用于真空度要求不高的場(chǎng)合。

　　三元鋰電池正極材料重要的質(zhì)量指標(biāo)之一是粒度及粒度分布，粒度及粒度分布會(huì)影響三元材料的比表面積、振實(shí)密度、壓實(shí)密度、加工性能及點(diǎn)化學(xué)性能。所以鋰離子電池用三元材料需嚴(yán)格控制粒度及粒度分布。

　　鋰電池三元正極材料的優(yōu)勢(shì)

　　1.鋰電池三元正極材料價(jià)格不貴，成本低

　　2.循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰

　　3.克容量略高于鈷酸鋰

　　4.容量與安全性方面比較均衡

　　5.耐過充性好、易于合成

　　6.在大電流充放電時(shí)，極化小。電池可持續(xù)3C充電，5C放電的高輸入輸出能力。

　　在三元鋰電池火熱的行業(yè)大趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)不少正極材料企業(yè)在發(fā)展中面臨著巨額的國(guó)外專利費(fèi)用。國(guó)內(nèi)三元材料專利申請(qǐng)比較分散，尤其是龍頭企業(yè)涉足較少，整體研究氛圍不強(qiáng)，需要國(guó)內(nèi)企業(yè)重視正極材料的研發(fā)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)；第二，三元材料的安全性、成本問題等存在較大的發(fā)展空間。目前，國(guó)外申請(qǐng)人的布局并不完善，因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)若能在這些方面加大研發(fā)投入，盡早掌握核心專利，才有可能實(shí)現(xiàn)在三元材料領(lǐng)域的“彎道超車”。

　　三元鋰電池材料具有容量高、成本低、安全性好等優(yōu)異特性，在動(dòng)力鋰電領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。借助三元材料能量密度高、成本相對(duì)低的優(yōu)勢(shì)，未來3至5年，三元材料應(yīng)用于動(dòng)力電池的將成為主流，高端三元材料動(dòng)力電池將會(huì)呈供不應(yīng)求的局面。