簡述鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和方法
來源：寶鄂實業(yè)
2020-02-18 09:32
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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)指標已接近應(yīng)用極限。從技術(shù)進步的角度看，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，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到31.74萬噸，同比增長42.1%，2011-2016年年均復合增長率為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雜，對溫度、環(huán)境、雜質(zhì)含量的控制也比較嚴格。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雜，對溫度、環(huán)境、雜質(zhì)含量的控制也比較嚴格，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，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，進行燒結(jié)反應(yīng)。此方法優(yōu)點是工藝流程簡單，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)點是分子規(guī)?；旌希牧暇鶆蛐院托阅芊€(wěn)定性好，正極材料電容量比固相法高，國外已試驗用作鋰電池的工業(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，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270mA·h/g高值，此方法成為研究的新熱點，它具有所制電極性能穩(wěn)定，電容量高的特點。但過程涉及溶液重結(jié)晶蒸發(fā)等費能費時步驟，距離實用化還有相當距離。
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，增強核心競爭力，在國際競爭中取得優(yōu)勢。
