【行業】高鎳正極研究之技術、成本篇(61頁)

高鎳三元正極的生產流程大致包括前道工序(鋰化混合、裝缽)、煅燒工序、后道工序(粉碎、分級、批混、包裝等)等三大部分。首先,將前驅體和鋰源按一定比例在混料機中混合均勻,然后放入匣缽中進入窯爐,在一定的溫度、時間、氣氛下進行煅燒,冷卻后的物料進行破碎、粉碎、分級,得到一定粒度的物料,將其批混干燥,即得到高鎳三元正極成品。由于原料、性能要求與普通三元正極不同,在生產過程中也有較多差異,總體來說大致如下。

三元正極的主要原料為前驅體(NixCoyMn2-x-y(OH)2)和鋰源。鋰化混合是在煅燒之前,將鋰源、前驅體和添加劑按一定的鋰化配比在混合設備中混合均勻的步驟,通常分為濕法混合和干法混合。工業上通常使用的是干法混合,因為干法混合性價比更高。混合均勻后的材料加入匣缽中。

在三元正極的生產中,工業上常見的鋰源有兩種,碳酸鋰(Li2CO3)與一水合氫氧化鋰(LiOH·H2O)。碳酸鋰(Li2CO3)是一種白色疏松的粉末,熔點在 618℃,屬于鹽類物質,易溶于水,呈弱堿性,弱腐蝕性;而一水合氫氧化鋰(LiOH·H2O)是一種白色單斜小結晶,具有強堿性、較強腐蝕性,能溶于水,熔點 462℃,易吸收空氣中二氧化碳而變質。

前驅體的制備過程以共沉淀法為主,將硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳按照化學計量比溶于純水中生成混合鹽溶液,氫氧化鈉配制成一定濃度的堿溶液,用一定濃度的氨水作為絡合劑。將過濾后的三種溶液按一定流量加入反應釜中,控制金屬鹽與堿發生反應生成前驅體晶核并不斷增大,一段時間后將反應漿料過濾、洗滌、干燥,得到三元前驅體。

前驅體的性能參數根據不同的應用領域會有較大區別。主要的評價指標如下:總金屬含量、雜質含量、水分含量、pH 值、粒徑分布、振實密度、比表面積、形貌等。其中雜質的檢測主要為鐵、鈣、鈉、鎂、鋅、銅、硫酸根離子、氯離子等,還需分別檢測鎳、鈷、錳三種元素含量。

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