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锂电池的三元前驱体及制备方法简介

   三元锂电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜等材料组成。三元前驱体是三元锂正极的前端材料,可以将三元前驱体加工制备成三元正极材料。前驱体直接决定了正极材料的关键理化指标,影响电池的核心性能参数。

 

1、三元前驱体的性能参数包括杂质含量、粒径大小和分布、比表面积和形貌、元素配比等。从而影响三元锂电池的能量密度、倍率性能、循环寿命等。三元前驱体制备方法采用共沉淀湿法工艺,将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰配置成一定摩尔浓度的混合盐溶液,加入氢氧化钠配置成一定摩尔浓度的碱溶液,使用氨水作为络合剂,再加入惰性气体氮气,避免金属离子镍和锰被氧化。再经过过滤除杂、搅拌、洗涤、干燥,完成三元前驱体的制备。而三元正极的制备是高温固相的火法工艺,与三元前驱体的生产工艺基本没有协同性。因此正极材料企业往往往并不同时制备三元前驱体。

2、三元前驱体有镍钴锰的氢氧化物、氧化物和碳酸盐,尤其是氢氧化物最为常用。以硫酸镍(或氯化镍)、硫酸钴(或氯化钴)、硫酸锰(或氯化锰)、氢氧化钠为原料生产三元前驱体的流程如下:将硫酸镍(或氯化镍)、硫酸钴(或氯化钴)、硫酸锰(或氯化锰)配制成一定摩尔浓度的混合盐溶液,氢氧化钠配制成一定摩尔浓度的碱溶液,用一定浓度的氨水作为络合剂,所有配置好的溶液都要先经过过滤,去除固体杂质后才能进入下一环节。将过滤后的盐溶液、碱溶液、络合剂以一定的流量加入反应釜,控制反应釜的搅拌速率,反应浆料的温度和pH值,使盐、碱发生中和反应生产前驱体晶核并逐渐长大,当粒度达到预定值后,将反应浆料过滤、洗涤、干燥,得到三元前驱体。也有将氢氧化钠和氨水混合后同时加入反应釜,简化生产线。若需制备掺杂型三元前驱体,则可将掺杂物溶液在反应过程中加入反应釜,反应完成后得到掺杂型三元前驱体。

   

注意事项:因Co2+、Mn2+极易氧化,若想制备出镍钴锰氢氧化物,则在前驱体反应的整个过程中应避免接触空气,包括液体中的溶解氧。一般选用氮气作为反应保护气体,纯水中溶解氧的去除可采用加热或惰性气体鼓泡的方法去除。


发布时间:2024/2/9 1:46:18 查看:97次

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