中國粉體網(wǎng)訊 隨著大規(guī)模儲能和電動車的快速發(fā)展,對鋰離子電池正極材料的產(chǎn)品質量提出了越來越嚴格的要求。為滿足市場對正極材料的高品質要求,自動化、智能化的大規(guī)模生產(chǎn)技術和裝備技術就顯得越來越重要。以下是三元正極材料的主要制備方法盤點。
固相法
三元材料固相法通常直接將鎳源、鈷源、錳源和鋰源經(jīng)過機械混合,隨后經(jīng)過煅燒得到三元正極材料,是鋰離子電池三元鎳鈷錳正極材料工業(yè)化生產(chǎn)的方法之一。但是,固相法制備的產(chǎn)品形貌不均勻,顆粒尺寸分布寬泛、電化學性能較差,并且長時間高溫煅燒(大于24h,100℃左右)能耗大成本高,限制了固相法的發(fā)展和應用。
共沉淀法
共沉淀法指將反應物溶于溶劑中后,繼而引入沉淀劑使得反應物同時沉淀析出的濕法化學制備技術。共沉淀方法操作相對簡單,同時在沉淀過程中,可以通過精準地控制沉淀條件(pH值、濃度、絡合劑、表面活性劑、溶劑組成等),實現(xiàn)對產(chǎn)物的形貌和尺寸的調控。目前,三元鎳鈷錳正極材料共沉淀反應研究中,常用沉淀劑有氫氧化物、碳酸鹽和草酸鹽。
共沉淀法合成三元材料裝置示意圖
溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是采用金屬鹽與絡合劑絡合形成溶膠,繼而蒸發(fā)溶劑得到凝膠的方法,這種方法可以在短時間內實現(xiàn)反應物分子水平上的混合,制備的材料元素分布均勻。但溶膠-凝膠法反應周期長,處理過程復雜,工業(yè)化難度較大。
模板法
模板法指采用具有一定形貌或是結構的前驅體物質,通過拓撲效應使最終產(chǎn)物能夠將模板劑形貌繼承并保持下來,是一種常見的制備具有一定形貌三元正極材料的方法。
模板法合成三元材料流程圖
水熱法
水熱法是指在高溫高壓的過飽和液相溶液中進行化學合成的方法,屬于濕化學法合成的一種。水熱法制備的三元材料顆粒均勻、結晶度高,且反應過程易控制、生產(chǎn)成本低。但水熱反應設備昂貴,制備過程安全性能差,使得其工業(yè)化程度仍然較低。
熱聚合法
一些單體分子,在高溫下可以產(chǎn)生自由基進行聚合形成高分子,即為熱聚合反應,人們可以利用此反應進行金屬氧化物粉體的制備。
熱聚合法合成三元材料流程圖
隨著固定儲能和移動儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,拉動了鋰離子電池正極材料的技術進步。在正極材料制備技術的發(fā)展過程中,以前側重單元技術工藝的研發(fā),主要通過材料的結構調控來優(yōu)化材料加工性能和電化學性能。而未來的大規(guī)模智能制造,一方面仍然需要關注單元技術工藝的可規(guī)模性,更需要關注單元技術工藝之間的反饋與聯(lián)動效率,從而提高大規(guī)模制造過程的能效,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
參考來源:
邵奕嘉.三元鎳鈷錳正極材料的制備及改性
王莉.鋰離子電池正極材料生產(chǎn)技術的發(fā)展
鄒邦坤.鋰離子電池三元正極材料的研究進展
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉)
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