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正极材料前驱体

简介:汇杰锂能提供正极材料前驱体的名词解释,然后以三元正极材料为例进行了展开说明,包括正极材料以及正极材料前驱体的区别,前驱体的制备方法以及影响的六点因素,最后推荐了目前国内的一些三元正极材料前驱体的厂家。

阅读:124次 作者:babsan 发布时间:2018-04-25 03:13:00

产品介绍 错误认识

正极材料前驱体包括锰酸锂前驱体MnOOH,磷酸铁锂前驱体FwPO4,钴酸锂前驱体Co(OH)2,三元材料前驱体NixCoyMnz(OH)2,以三元材料前驱体为例,三元材料前驱体通过一系列加工干燥之后,可以得到三元正极材料,三元正极材料镍钴锰的比例占据多少需要提前对前驱体中镍盐,钴盐和锰盐进行调节。他是一种三元材料的原材料。

目前市场上都认为正极材料前驱体就是三元材料前驱体,其实这种说法是不完善的,正极材料前驱体包括很多,如磷酸铁锂前驱体,钴酸锂前驱体,锰酸锂前驱体,同时肯定少不了三元正极材料前驱体,但是三元正极材料前驱体使用的人最多,所以很多工厂都直接喜欢称正极材料前驱体为三元前驱体。

三元前驱体与三元材料之间的区别:

三元材料是一种正极材料,直接可以在锂离子电池上进行使用,而三元前驱体需要经过加工后才能在锂离子电池上使用,三元前驱体进行烧结之后可以变成为三元材料,一种是原材料,一种是最终产物。

三元前驱体在制作过程中,需要有一定的技术实力才可以把它制作生产为三元正极材料前驱体,而三元材料可以直接购买三元前驱体,技术实力不需要很高,即可通过购买后加工制得。常常称为:三元正极材料的技术难度有60%以上在制作三元正极材料前驱体上。

三元材料VS三元材料前驱体

目前三元材料前驱体制备工艺

目前在合成三元前驱体的制备工艺中,NCM有两种相对比较难以合成,NCM532和NCM811,相对来说,合成比较有难度,合成后循环性能也不够稳定,但是优势非常明显。

NCM811属于高镍三元材料,单体能量密度可以达到220Wh/kg,相对其他的正极材料有了显著的提高,同时压实密度也相对较高。

沉淀法制作三元前驱体

选择镍盐钴盐和锰盐的比例为54:13:13,首选的材料为:硫酸钴,硫酸镍,硫酸锰,将这三种盐以需要的53:13:13的比例进行溶解到去离子水中,使其发生化学反应:

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

从上面的化学反应,我们不难知道,需要向溶液中一直加入NH4HCO3溶液,使其发生反应,其中MnCoNiCO3未沈淀物,其中CO2为气体,后续再使用去离子水进行清洗,得到的沉淀,然后使用真空烘箱进行加热干燥,就可以得到三元正极材料前驱体了。(在清洗过程中,为了验证SO4根离子是否被彻底洗干净,我们可以通过BaCl2进行检测,如有会生成BaSO4沉淀。)

三元材料前驱体制备反应的方程式

在三元前驱体制备过程中的6大影响因数

1:陈化现象影响

在镍钴锰进行反应时,需要一定的时间进行反应,当进料结束后,通常不能马上停止加热,这样将会导致部分反应没有反应充分,反应充分之后,这时候沉淀会进行结晶,小颗粒晶体会变大。陈化后,Ni(OH)2沉淀后的产物会根据晶体结构进行有规律定向重排,结晶性能会比不陈化的效果好很多。

2:反应时间影响

在上面反应中,反应时间特别重要,因为反应时间影响的不仅仅是颗粒的大小形态,又影响着产品堆积密度,时间过长或者过短都不利于晶体颗粒形成。

反应时间过短时,结晶的存在形式不够好,甚至较差,反应时间过长却会导致颗粒变宽的趋势。

3:搅拌速率影响

在搅拌过程中,搅拌速度增加时,这时候可以增加振实密度,也就是增加能量密度,但是会使反应中饱和度过大导致的大量成核。如果搅拌的速率达到一定的值时(根据不同的比例调整这个值)晶体的生长率不变,再增加速率无疑是过多的浪费电力成本。

4:碳酸氢铵溶液浓度影响

随着碳酸氢铵的浓度上升,颗粒会显著增大,表面越来越光滑,颗粒分布较好,沉淀物也逐渐变大。

5:PH值的影响

当PH值在碱性8--10的范围时,PH值上升,沉淀过了饱和度之后会不断减小,当PH值在10--12时,沉淀随着PH值不断增大而增加,所以控制好PH值非常重要,如果控制PH值为11时,沉淀产物单一,球形状好。

6:反应温度的影响

温度有一个适宜值,温度超过适宜值时,堆积密度会下降,温度升高不到适宜温度时,反应速率会大大提升。

三元材料前驱体制备时六大影响因素

目前国内主要的三元前驱体厂商

1:道氏技术;道氏技术主要是以回收能源,陶瓷墨水,以及三元材料前驱体等为主打业务。

2:当升科技;当升科技在矿产布局上有一定的基础,公司在钴酸锂以及三元材料前驱体上有自有研发以及生产销售,是国内第一家正极材料上市公司。

3:格林美;格林美是一家坐落于湖北的新能源前驱体研发公司,已投资约1亿元在荆门建设年产3000吨三元材料前驱体生产线。

4:赣锋锂业;赣锋锂业是一家专注于锂矿为主要产品的高科技企业,针对锂电池有一条龙的研发以及生产,对三元材料前驱体也是很早以前都有进行研发和生产。

5:科隆集团;科隆集团有多重正极材料布局,从氢氧化镍,到磷酸铁,多元锂等正极材料都有研发,在锰酸锂和三元材料上,自己也研发前驱体。

6:天力能源;天力能源主要在三元材料和三元材料前驱体上进行研发,其他还有锌粉等也是产业之一。

7:红星发展;红星发展是一个比较特殊的企业,只是申请了三元正极材料前驱体专利,但是并没有进行三元正极材料前驱体生产。

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