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三元材料60%技术含量在前驱体工艺

北极星储能网  来源:高工锂电技术与应用    2017/4/21 8:35:53  我要投稿  

北极星储能网讯:NMC跟其它几种正极材料的生产过程相比,有个很大的不同之处就是其独特的前驱体共沉淀生产工艺。虽然在LCO、LMO和LFP的生产当中,采用液相法生产前驱体越来越普遍,而且在高端材料生产中更是如此,但对于大多数中小企业而言固相法仍然是这几种材料的主流工艺。

然而三元材料(也包括NCA和OLO),则必须采用液相法才能保证元素在原子水平的均匀混合,这是固相法无法做到的。正是有了这个独特的共沉淀工艺,使得NMC的改性相对其它几种正极材料而言更加容易,而且效果也很明显。

目前国际主流的NMC前驱体生产采用的是氢氧化物共沉淀工艺,NaOH作为沉淀剂而氨水是络合剂,生产出高密度球形氢氧化物前驱体。该工艺的优点是可以比较容易地控制前驱体的粒径、比表面积、形貌和振实密度,实际生产中反应釜操作也比较容易。但也存在着废水(含NH3和硫酸钠)处理的问题,这无疑增加了整体生产成本。

碳酸盐共沉淀工艺从成本控制的角度而言具有一定优势,即使不使用络合剂该工艺也可以生产出球形度很好的颗粒。碳酸盐工艺目前最主要的问题是工艺稳定性较差,产物粒径不容易控制。碳酸盐前驱体杂质(Na和S)含量相对氢氧化物前驱体较高而影响三元材料的电化学性能,并且碳酸盐前驱体振实密度比氢氧化物前驱体要低,这就限制了NMC能量密度的发挥。

笔者个人认为,从成本控制以及高比表面积三元材料在动力电池中的实际应用角度来考虑,碳酸盐工艺可以作为主流氢氧化物共沉淀工艺的主要补充,需要引起国内厂家的足够重视。

目前国内正极材料厂家普遍忽视三元材料前驱体的生产和研发,大部分厂家直接外购前驱体进行烧结。笔者这里要强调的是,前驱体对三元材料的生产至关重要,因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。可以这么说,三元材料60%的技术含量在前驱体工艺里面,而相对而言烧结工艺基本已经透明了。

所以,无论是从成本还是产品品质控制角度而言,三元厂家必须自产前驱体。事实上,国际上三元材料主流厂商,包括Umicore、Nichia、L&F、TodaKogyo无一例外的都是自产前驱体,只有在自身产能不足的情况下才适当外购。所以,国内正极厂家必须对前驱体的研发和生产引起高度重视。

原标题:三元材料60%技术含量在前驱体工艺

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