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正極材料前驅體

簡介:匯杰鋰能提供正極材料前驅體的名詞解釋,然后以三元正極材料為例進行了展開說明,包括正極材料以及正極材料前驅體的區別,前驅體的制備方法以及影響的六點因素,最后推薦了目前國內的一些三元正極材料前驅體的廠家。

閱讀:124次 作者:babsan 發布時間:2018-04-25 03:13:00

產品介紹 錯誤認識

正極材料前驅體包括錳酸鋰前驅體MnOOH,磷酸鐵鋰前驅體FwPO4,鈷酸鋰前驅體Co(OH)2,三元材料前驅體NixCoyMnz(OH)2,以三元材料前驅體為例,三元材料前驅體通過一系列加工干燥之后,可以得到三元正極材料,三元正極材料鎳鈷錳的比例占據多少需要提前對前驅體中鎳鹽,鈷鹽和錳鹽進行調節。他是一種三元材料的原材料。

目前市場上都認為正極材料前驅體就是三元材料前驅體,其實這種說法是不完善的,正極材料前驅體包括很多,如磷酸鐵鋰前驅體,鈷酸鋰前驅體,錳酸鋰前驅體,同時肯定少不了三元正極材料前驅體,但是三元正極材料前驅體使用的人最多,所以很多工廠都直接喜歡稱正極材料前驅體為三元前驅體。

三元前驅體與三元材料之間的區別:

三元材料是一種正極材料,直接可以在鋰離子電池上進行使用,而三元前驅體需要經過加工后才能在鋰離子電池上使用,三元前驅體進行燒結之后可以變成為三元材料,一種是原材料,一種是最終產物。

三元前驅體在制作過程中,需要有一定的技術實力才可以把它制作生產為三元正極材料前驅體,而三元材料可以直接購買三元前驅體,技術實力不需要很高,即可通過購買后加工制得。常常稱為:三元正極材料的技術難度有60%以上在制作三元正極材料前驅體上。

三元材料VS三元材料前驅體

目前三元材料前驅體制備工藝

目前在合成三元前驅體的制備工藝中,NCM有兩種相對比較難以合成,NCM532和NCM811,相對來說,合成比較有難度,合成后循環性能也不夠穩定,但是優勢非常明顯。

NCM811屬于高鎳三元材料,單體能量密度可以達到220Wh/kg,相對其他的正極材料有了顯著的提高,同時壓實密度也相對較高。

沉淀法制作三元前驅體

選擇鎳鹽鈷鹽和錳鹽的比例為54:13:13,首選的材料為:硫酸鈷,硫酸鎳,硫酸錳,將這三種鹽以需要的53:13:13的比例進行溶解到去離子水中,使其發生化學反應:

MnSO4+CoSO4+NiSO4+NH4HCO3=MnCoNiCO3+NH4SO4+CO2+H2O(未配平)

從上面的化學反應,我們不難知道,需要向溶液中一直加入NH4HCO3溶液,使其發生反應,其中MnCoNiCO3未沈淀物,其中CO2為氣體,后續再使用去離子水進行清洗,得到的沉淀,然后使用真空烘箱進行加熱干燥,就可以得到三元正極材料前驅體了。(在清洗過程中,為了驗證SO4根離子是否被徹底洗干凈,我們可以通過BaCl2進行檢測,如有會生成BaSO4沉淀。)

三元材料前驅體制備反應的方程式

在三元前驅體制備過程中的6大影響因數

1:陳化現象影響

在鎳鈷錳進行反應時,需要一定的時間進行反應,當進料結束后,通常不能馬上停止加熱,這樣將會導致部分反應沒有反應充分,反應充分之后,這時候沉淀會進行結晶,小顆粒晶體會變大。陳化后,Ni(OH)2沉淀后的產物會根據晶體結構進行有規律定向重排,結晶性能會比不陳化的效果好很多。

2:反應時間影響

在上面反應中,反應時間特別重要,因為反應時間影響的不僅僅是顆粒的大小形態,又影響著產品堆積密度,時間過長或者過短都不利于晶體顆粒形成。

反應時間過短時,結晶的存在形式不夠好,甚至較差,反應時間過長卻會導致顆粒變寬的趨勢。

3:攪拌速率影響

在攪拌過程中,攪拌速度增加時,這時候可以增加振實密度,也就是增加能量密度,但是會使反應中飽和度過大導致的大量成核。如果攪拌的速率達到一定的值時(根據不同的比例調整這個值)晶體的生長率不變,再增加速率無疑是過多的浪費電力成本。

4:碳酸氫銨溶液濃度影響

隨著碳酸氫銨的濃度上升,顆粒會顯著增大,表面越來越光滑,顆粒分布較好,沉淀物也逐漸變大。

5:PH值的影響

當PH值在堿性8--10的范圍時,PH值上升,沉淀過了飽和度之后會不斷減小,當PH值在10--12時,沉淀隨著PH值不斷增大而增加,所以控制好PH值非常重要,如果控制PH值為11時,沉淀產物單一,球形狀好。

6:反應溫度的影響

溫度有一個適宜值,溫度超過適宜值時,堆積密度會下降,溫度升高不到適宜溫度時,反應速率會大大提升。

三元材料前驅體制備時六大影響因素

目前國內主要的三元前驅體廠商

1:道氏技術;道氏技術主要是以回收能源,陶瓷墨水,以及三元材料前驅體等為主打業務。

2:當升科技;當升科技在礦產布局上有一定的基礎,公司在鈷酸鋰以及三元材料前驅體上有自有研發以及生產銷售,是國內第一家正極材料上市公司。

3:格林美;格林美是一家坐落于湖北的新能源前驅體研發公司,已投資約1億元在荊門建設年產3000噸三元材料前驅體生產線。

4:贛鋒鋰業;贛鋒鋰業是一家專注于鋰礦為主要產品的高科技企業,針對鋰電池有一條龍的研發以及生產,對三元材料前驅體也是很早以前都有進行研發和生產。

5:科隆集團;科隆集團有多重正極材料布局,從氫氧化鎳,到磷酸鐵,多元鋰等正極材料都有研發,在錳酸鋰和三元材料上,自己也研發前驅體。

6:天力能源;天力能源主要在三元材料和三元材料前驅體上進行研發,其他還有鋅粉等也是產業之一。

7:紅星發展;紅星發展是一個比較特殊的企業,只是申請了三元正極材料前驅體專利,但是并沒有進行三元正極材料前驅體生產。

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