講解鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和方法
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-23 07:25
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正極材料作為動力鋰電池的核心，占新能源整車制造成本大約30~40%。目前已大規(guī)模市場化應(yīng)用的主要包括磷酸鐵鋰、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(chǔ)研究方面已沒有太大技術(shù)突破空間，其能量密度和主要技術(shù)指標(biāo)已接近應(yīng)用極限。從技術(shù)進(jìn)步的角度看，三元材料由于具有高能量密度、較長循環(huán)壽命、較高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為動力鋰電正極材料的主流。
受鋰電池及其下游行業(yè)快速發(fā)展的驅(qū)動，鋰電池正極材料增長較為迅猛，2016年全球鋰離子電池正極材料銷量達(dá)到31.74萬噸，同比增長42.1%，2011-2016年年均復(fù)合增長率為32.17%。從應(yīng)用結(jié)構(gòu)看，鋰電正極材料市場可以細(xì)分為小型鋰電正極材料市場和動力鋰電正極材料市場。小型鋰電正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料和錳酸鋰，而動力鋰電正極材料主要為錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料。
鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝
鋰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(yè)化生產(chǎn)工序較多，合成路線也相對比較復(fù)雜，對溫度、環(huán)境、雜質(zhì)含量的控制也比較嚴(yán)格。正極材料的工業(yè)化生產(chǎn)工序較多，合成路線也相對比較復(fù)雜，對溫度、環(huán)境、雜質(zhì)含量的控制也比較嚴(yán)格，正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。
煅燒技術(shù)，采用微波干燥新技術(shù)干燥鋰電池正極材料，解決了常規(guī)鋰電池正極材料干燥技術(shù)用時長，使資金周轉(zhuǎn)較慢，并且干燥不均勻，以及干燥深度不夠的問題，具體特點(diǎn)有：
1、采用鋰電池正極材料微波干燥設(shè)備，快捷迅速，幾分鐘就能完成深度干燥，可使最終含水量達(dá)到千分之一以上；
2、干燥均勻，產(chǎn)品干燥品質(zhì)好；
3、鋰電池正極材料高效節(jié)能，安全環(huán)保；
4、其無熱慣性，加熱的即時性易于控制。微波燒結(jié)鋰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(wèi)生無污染等特點(diǎn)，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。
鋰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(jìn)行燒結(jié)反應(yīng)。此方法優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單，原料易得，屬于鋰電池發(fā)展初期被廣泛研究開發(fā)生產(chǎn)的方法，國外技術(shù)較成熟；缺點(diǎn)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(wěn)定性不好，批次與批次之間質(zhì)量一致性差。
2.絡(luò)合物法
絡(luò)合物法用有機(jī)絡(luò)合物先制備含鋰離子和鈷或釩離子的絡(luò)合物前驅(qū)體，再燒結(jié)制備。該方法的優(yōu)點(diǎn)是分子規(guī)模混合，材料均勻性和性能穩(wěn)定性好，正極材料電容量比固相法高，國外已試驗(yàn)用作鋰電池的工業(yè)化方法，技術(shù)并未成熟，國內(nèi)目前還鮮有報道。
3.溶膠凝膠法
利用上世紀(jì)70年代發(fā)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(luò)合物法的優(yōu)點(diǎn)，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(nèi)外迅速發(fā)展的一種方法。缺點(diǎn)是成本較高，技術(shù)還屬于開發(fā)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(dá)270mA·h/g高值，此方法成為研究的新熱點(diǎn)，它具有所制電極性能穩(wěn)定，電容量高的特點(diǎn)。但過程涉及溶液重結(jié)晶蒸發(fā)等費(fèi)能費(fèi)時步驟，距離實(shí)用化還有相當(dāng)距離。
在鋰電池正極材料領(lǐng)域，任何微小的技術(shù)革新都有可能掀起新一輪的市場拓展，我國企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，取得國際領(lǐng)先地位，增強(qiáng)核心競爭力，在國際競爭中取得優(yōu)勢。
鋰電池的結(jié)構(gòu)，鋰電池結(jié)構(gòu)分為五部分，即正極、負(fù)極、隔膜、電解液和外殼。
（1）鋰電池正極包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體等物質(zhì)。
?。?）鋰電池負(fù)極包含活性物質(zhì)、粘合劑、溶劑、基體等物質(zhì)。
（3）鋰電池隔膜
?。?）鋰電池電解液
（5）鋰電池外殼包含鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣膠帶等五金件。
