鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和方法
來(lái)源:存能電氣 日期:2019-04-10 11:34 瀏覽量:次
鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和方法。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。鋰電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。鋰電池作為電池未來(lái)發(fā)展方向,其正極材料市場(chǎng)發(fā)展前景看好。
鋰電池正極材料市場(chǎng)現(xiàn)狀
正極材料作為動(dòng)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(chǎng)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(méi)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(zhǎng)循環(huán)壽命、較高可靠性等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為動(dòng)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(dòng),鋰電池正極材料增長(zhǎng)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(wàn)噸,同比增長(zhǎng)42.1%,2011-2016年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為32.17%。從應(yīng)用結(jié)構(gòu)看,鋰電正極材料市場(chǎng)可以細(xì)分為小型鋰電正極材料市場(chǎng)和動(dòng)力鋰電正極材料市場(chǎng)。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(dòng)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(duì)比較復(fù)雜,對(duì)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(duì)比較復(fù)雜,對(duì)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(shí)長(zhǎng),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(wèn)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(wú)熱慣性,加熱的即時(shí)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(wú)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(jiǎn)單,原料易得,屬于鋰電池發(fā)展初期被廣泛研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的方法,國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)目前還鮮有報(bào)道。
3.溶膠凝膠法
利用上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)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(guó)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(kāi)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(guò)程涉及溶液重結(jié)晶蒸發(fā)等費(fèi)能費(fèi)時(shí)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(chǎng)拓展,我國(guó)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān),取得國(guó)際領(lǐng)先地位,增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。
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)。
(2)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
(4)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。
以上就是鋰電池正極材料生產(chǎn)工藝和方法,鋰電池正極材料價(jià)格仍然上漲厲害,主要原因是鈷價(jià)的價(jià)格還在上漲,已經(jīng)上漲到了70萬(wàn)元/噸,這個(gè)價(jià)格已經(jīng)不是一般公司都能接受得起的價(jià)格.所以價(jià)格上漲是預(yù)測(cè)的趨勢(shì)。
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