鋰電池正極材料是鋰離子電池構(gòu)成材料的一部分,鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料占有較大比例,因?yàn)檎龢O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。
高鎳三元正極材料的主要工藝流程包括如下:1、鋰化混合,2、裝缽、3、煅燒、4、粉碎、5、分級(jí)、6、除雜、包裝等。
1、鋰化及混合:三元正極材料主要原料包括前驅(qū)體及鋰源?;旌戏椒ㄒ话惴譃闈穹ɑ旌吓c干法混合。工業(yè)上多采用干法混合。高鎳三元正極材料所使用的鋰源為電池級(jí)單水氫氧化鋰。在混料過(guò)程中,高鎳三元材料要求混合更加均勻,對(duì)于濕度的控制也更為嚴(yán)格。
2、裝缽:高鎳三元正極材料所需鋰源在前驅(qū)體中分散極好,為了防止材料在燒結(jié)過(guò)程中的自發(fā)團(tuán)聚,每缽裝料不能過(guò)多。
3、煅燒:煅燒工藝是高鎳三元材料中最為核心的工藝,通常需要經(jīng)過(guò)預(yù)燒和多次燒結(jié)。一般來(lái)說(shuō),鎳含量越高,燒結(jié)溫度越低。高鎳三元材料實(shí)際燒結(jié)溫度在750~800℃之間,燒結(jié)過(guò)程中需要使用純氧輔助,富氧條件下反復(fù)多次燒結(jié),煅燒時(shí)間普遍較長(zhǎng),一般為20~25h,因此其成本遠(yuǎn)高于普通三元材料。
4、粉碎與分級(jí):高鎳三元材料在煅燒后需要將顆粒破碎至微米級(jí),通常需要經(jīng)過(guò)三級(jí)破碎。目前工業(yè)常用的破碎體系為鄂式破碎-輥式破碎-氣流破碎,獲得顆粒粒度在1~20μm。經(jīng)分級(jí)篩分,工業(yè)普遍選取D50=10μm級(jí)顆粒作為半成品顆粒。
5、除雜與包裝:高鎳三元材料顆粒分級(jí)后的半成品需要經(jīng)過(guò)除雜,以除去工藝中引入的金屬雜質(zhì),主要以鐵為主,工業(yè)上通常使用磁選方式除鐵。經(jīng)除雜后的顆粒通過(guò)真空包裝,形成正極材料顆粒成品。
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