锂电池不同正极材料生产工艺及关键生产设备解析.docx

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1、锂电池不同正极材料生产工艺及关键生产设备解析一、正极材料常用工艺：高温固相反应在锂离子电池无机电极材料的制备中，最常使用的是高温固相反应。A高温固相反应：指包括固相物质的反应物在一定的温度下经过一段时间的反应，通过各种元素之间的相互扩散，发生化学反应，生成一定温度下结构最稳定的化合物的过程，包括固一固相反应、固一气相反应和固一液相反应等。即使是采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法和溶剂热法等，通常仍需要在较高的温度下进行固相反应或固相烧结。这是因为锂离子电池的工作原理要求其电极材料能够反复地嵌入和脱出Li+,因此其晶格结构必须有足够的稳定性，这就要求活性材料的结晶度要高晶体结构要规整。这是低温条

2、件下很难达到的，因此目前实际所用的锂离子电池的电极材料基本上都是经过高温固相反应获得的。正极材料加工生产线主要包括配混系统、烧结系统、粉碎系统、水洗系统（仅高银）、包装系统、粉体输送系统和智能化控制系统等。二、不同正极材料具体工艺流程介绍2.1、 磷酸铁锂正极材料具体工艺流程介绍口磷酸铁锂价格相对低廉、对环境友好、安全性能较高、高温性能较好，使其已形成了较广泛的市场应用。但其能量密度较低、低温性能较差，目前主要使用在商用车（客车）领域，在下游乘用车动力电池领域的应用不及能量密度更高的三元正极材料。随着比亚迪刀片电池推广，磷酸铁锂应用市场或打开。口磷酸铁锂粉体的制备在一定程度上会影响其作为正极材

3、料的性能。目前制备磷酸铁锂的方法较多，如高温固相反应法、碳热还原法以及尚末规模化（或实验室研究阶段）的水热法、喷雾热解法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。口目前，磷酸铁锂生产线设备投资额（不含前驱体）大致为1亿元/万吨（不同厂家投资额有所差异）。 ： 02Bi2WW*M (写离法IS合)在RSAll入 ( SK 999 I 但-网.AWKAMli- , nHUMfUWFel a*F2 .“3 , WNCM811NCM622NCM523NCM333o三元材料生产以氢氧化银钻镒、碳酸锂及其他掺杂元素为原料，进行配料、混合、烧结、粉碎、合批、筛分、除铁、包装等工序。目前，三元材料生产线设备投资额（不含前驱

4、体）大致为1.5-2亿元/万吨（高银三元投资额较大）。艮0正总材4分类对比=TcMlIStFXIMMUHNI1NCM3！CM523MeM5KMmHCA*fill9IMWMqi0WMXVWgXXXWMgVMHHWWtt*tt*ia4.eWS4WHBM.*T*ttT%HR4MIMMI.CMIe*iva.e*nj,bbwtoIBlSWr三三XSBI33IT5tti三WMIAw*a三acarMBWB7ZZiH3fiTMfta*JmfiKSrftW7*w0AAfKMM*tta.Mf*H*BBHMSMWff9iU*mM%iBNIPCTt*HimmUT.Maaallft“网G*. IleMW；KtnBMMi

5、mMNNl.时F2mrart.EMmaavieevBtMx*rR三mMMutr4Bwa*a.9MLL锻C用PMaMM9M*2itiBMIeMHM01三(VN7BU*OTW高银NCM在生产上比常规NCM材料有更高的要求：A高镇三元正极材料由于氧化性较强，需要掺杂包覆做产品改性才能使用，掺杂包覆元素的选择以及分布的均匀性，依赖生产厂商的技术工艺及生产设备。原材料：对于常规三元正极材料，一般采用碳酸锂作为锂源材料。高银三元材料需要更高的能量密度、更好的充放电性能，普遍采用氢氧化锂作为锂源材料。A生产设备：高银三元材料尤其容易产生金属离子混排问题（不同金属离子混合占位，对于材料的首次效率、可逆容量、循

6、环性能等电化学性能造成不利影响），需要尽量消除,因而需要在i屯氧环境中生产,所以高银产品的烧结需要氧气炉，而常规三元只需使用空气炉。A生产环境：高银三元材料对于湿度要求更高，一般需要专用除湿、通风设备。在磁性物控制方面，高银三元材料也有更高要求，往往需要对厂房设施进行特定改造。(力.WW三WRMNCA(锂源通常采用氢氧化锂，非碳酸锂)工艺与高银NCM生产工艺相似，经过计量配料、混合、烧结、粉碎分级、合批、除铁、包装等工序。目前国内外主要NCA生产企业通常采用的技术路线有如下3种：1)先制备Nil-xCox(OH)2,然后在Nil-xCox(OH)2表面包覆AI(OH)3,最后与Li盐混合烧结制

7、备NCA正极材料；2)直接采用Ni、C。、Al盐共沉淀制备Nil-x-yCoxAly(OH)2,然后与Li盐混合烧结制备NCA正极材料；3)先制备Nil-xCox(OH)2,然后将Nil-XCOX(OH)2与Al(OH)3、Li盐混合烧结制备NCA正极材料。NCA通常采用氧气气氛密封连续式辑道窑生产，产品出窑后要迅速转移至相对湿度在10%以下的干燥环境下进行破碎、粉碎、分级、合批、包装处理。NCA的低温烧结(一般不超过800)更有利，但由于氢氧化锂挥发性较强,刺激气味较大，所以要求通风良好的生产环境。同时，NCA的烧结气氛需要在纯氧气气氛下，才能保证Ni2+氧化成Ni3+0B：国内外常见的Nc

8、A生产工艺流程及优献点NiNyoa(OH)IAl UOHha*o,0,*8A1*BA2：屋Abtlt/均匀 广丛性更优A 生产ItlI单或拿优 他体的本厦大 AlE/分布平均为，我发AI含餐，广修，低杯角(MTMiEttmiVS.SM2FXS.SOWMRff2.3、钻酸锂正极材料具体工艺流程介绍 钻酸锂也称氧化钻锂或锂钻氧，钻酸锂因其合成方法简单、循环寿命长、工作电压高、倍率性能好等优点成为最早用于商品化的锂离子电池的正极材料，在小型充电电池中应用广泛。 钻酸锂正极材料成本高（金属钻价格昂贵）、循环性能差、安全性能差，近年来逐步被三元正极材料替代。在超薄电子产品领域，因钻酸锂正极材料体积能量密

9、度及倍率性能好等优势还无法实现替代。 钻酸锂生产以四氧化三钻、碳酸锂及其他掺杂元素为原料，进行计量、配料、混合、烧结、粉碎分级、除铁、包装等工序。 目前，钻酸锂生产线设备投资额（不含前驱体）大致为L7亿元历吨（不同厂家投资额有所差异）。S采用 孑用干aaW4iM E A)MrB wto-l UL7ttt5*tl %RKINI 将闪等$至 1EIHitMLI： ，立MCW施0度破加至50 WOg.亭 吃:PMMf使笃厘迦BDSO为1020m. Dl防 l-5m . D9O2O-3Oum.frttSNras 目前弃用.磁通张凄的anMMmLl4- Su取用礴的H空包凯.目前双企业均采用自 WWMI

10、M2.4、桂酸锂正极材料具体工艺流程介绍 镒酸锂是除钻酸锂之外研究最早的锂电池正极材料，具有资源丰富、成本低、安全性能好等优点；但其较低的比容量、较差的循环性能，特别是高温循 环性能使其应用受到了较大的限制。镒酸锂电池将主要在物流车,以及在注重成 本、对续航里程要求相对低的微型乘用车领域具有一定市场份额。 目前，规模生产锂离子电池正极材料锂锌氧的最普遍的方法是高温固相 法,即将分别含锂和镒的两种固体原料均匀混合后在一定温度和时间内爆烧制成。口 目前，镒酸锂生产线相对低端，设备投资额（不含前驱体）较低。恬户:D9主Wit及选整高图相法合成理父宝石材14的工艺没!$KMGMMMrMUQ2NNBI

11、wig.jjww, 4hmmh UUBW7 HfR0 .一文. gHaEu*w4k 昊 ZsiJa3.2、 混合设备口为了提高高温固相反应的速率与材料结构的均匀性,物料的均匀混合是必要条件。物料的混合分湿法混合与干法混合，湿法混合主要有搅拌球磨机和砂磨机，干法混合主要有高速混合机、高效循环混合机和机械融合机等。主要港Zfli示MH艺所用的溶剂目前主要有两种：非水溶剂即有机溶剂如乙醇、丙酮等；水溶剂。锂离子电池正极材料湿法混料的干燥设备主要有：真空回转干燥机、真空耙式干燥机、喷雾干燥机、真空带式干燥机。s*作m方便沪烧场.器严翩学器肾格器怨SK黜铲E翳黑涉雅瑞牌歌跺蕊三I以收好啦!决生产过我中的站IHjUrImiK千丽可以遵行完全的称&濡滉，使,更蝮产MBEl.酶了产Ia用于IfiIUK司港的.IWLr