【文章內(nèi)容簡介】 電池本身體積較大并不構(gòu)成明顯弱點。錳酸鋰為正極材料組裝的鋰離子電池具有很好的安全性和熱穩(wěn)定性。因此，無論從價格還是從安全性考慮，錳酸鋰作為新一代正極材料不僅在小型鋰離子電池中逐步得到應用，而且在電動汽車用大型動力鋰離子電池中也具有非常顯著地有事和良好的應用前景 大象能源改性錳酸鋰主要技術(shù)指標 ◆化學式： LiMn2O4 ◆外觀特征：均一的黑色粉末，無結(jié)塊； ◆產(chǎn)品特性：具有能量密度高，安全性 能好，使用壽命長，高溫性能優(yōu)異； ◆化學參數(shù)： Li＝ ～ %， Mn＝ ～ %； ◆物理參數(shù)： X 射線衍射：符合 JCPDS（ 350782）標準，無雜相； 振實密度：＞ 粒徑： (D10)＞ 3181。m 12 (D50)8～ 18181。m (D90)＜ 30181。m 比表面積：＜ ㎡ ◆極片壓實密度：＞ ◆電化學性能：克容量≥ 110mAh/g，測試條件： ，電壓～ 3V；循環(huán) 1000 次容量保持率 ≥ 80%； 55℃循環(huán) 500次容量保持率≥ 80%； 10C充放電容量大于 1C 的 90%。 ◆安全特性：通過 12V（ 1C）過充試驗，持續(xù) 480分鐘，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度低于 70℃； ◆電芯短路試驗：全部通過，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度 136℃。 鎳鈷錳三元正極材料 產(chǎn)品特性及運用領(lǐng)域 三元材料是指以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料的三元復合正極材料鎳鈷錳酸鋰 Li（ NiCoMn） O2, 三元材料具有成本低，且綠色環(huán)保；安全性好，安全工作溫度可達 170℃；克容量高，充電電壓在 時，其克容量發(fā)揮高達 210mah/g, 充電電壓在 時，其克容量發(fā) 揮高達 245mah/g,相當于鈷酸鋰的 倍，極大提升了電池的能量密度和供電時間；電池的循環(huán)使用壽命長； 三原材料適用的范圍為：動力電池，小型電池。即可用于數(shù)碼通訊類電池、筆記本電池，同時也是電動工具電池、動力自行 13 車、電動汽車電池理想電源。 大象能源鎳鈷錳三元材料主要技術(shù)指標 粒徑： (D10)＞ 5181。m (D50)8～ 12181。m (D90)＜ 20181。m 比表面積： ～ ㎡ ◆化學式： ◆外觀特征：均一的黑色粉末，無結(jié)塊； ◆產(chǎn)品特性：具有能量密度高，安全性 能好，使用壽命長； ◆化學參數(shù)： Li＝ 7～ 8%， Ni+Mn+Co＝ ～ %； ◆物理參數(shù)： X 射線衍射：符合 JCPDS（ 823040）標準，無雜相； 振實密度：＞ ◆極片壓實密度：＞ ◆電化學性能：克容量≥ 160mAh/g，測試條件： ，電壓～ 3V；循環(huán) 800次容量保持率 ≥ 80%； 10C 充放電容量大于 1C 的 60% ◆安全特性：通過 12V（ 1C）過充試驗，持續(xù) 480分鐘，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度低于 70℃； ◆電芯短路試驗：全部通過，無泄漏 、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度 136℃。 14 三、項目產(chǎn)品主要技術(shù)原理和采用的工藝路線 主要技術(shù)原理 以本公司擁有的自主知識產(chǎn)權(quán)發(fā)明專利“多位多元摻雜型磷酸鐵鋰正極材料制備方法及其應用”及“磷酸鐵鋰 /LiALO 復合正極材料及其制備方法”為技術(shù)核心，采用多元摻雜、固相反應法和快離子導體復合技術(shù)合成磷酸鐵鋰正極材料。 工藝路線 ⑴ 項目采用改進的一步煅燒法新工藝，將碳酸鋰、磷酸鐵、碳、多元摻雜料、快離子導體改性劑與無水乙醇均勻研磨混合； ⑵ 物料混合均勻后，進入干燥系統(tǒng)干 燥， ⑶ 干燥后的物料在惰性氣氛保護下高溫煅燒得到目標產(chǎn)品； ⑷ 產(chǎn)品經(jīng)過氣流整形、分級、包裝，最終成為商品磷酸鐵鋰。 生產(chǎn)制備過程均需采用專用設備，嚴格控制生產(chǎn)過程中的工藝條件，以保證產(chǎn)品具有良好的低溫性能、倍率性能。 主要技術(shù)原理 ⑴ 反應原理： Li2CO3 + 4MnO2 ?? ?? 空氣 2LiMn2O4 + CO2 ⑵ 高溫固相合成技術(shù)、元素摻雜改性技術(shù)。 工藝路線： 15 項目以本公司自立課題 “改性錳酸鋰配方及生產(chǎn)工藝研究和產(chǎn)業(yè)化應 用”和自有技術(shù)“核 殼型錳酸鋰復合正極材料制造方法和應用”為技術(shù)核心，采用多元摻雜、成型造粒技術(shù)和高溫固相反應煅燒法合成錳酸鋰。 ⑴ 采用超細粉碎機將錳原料粉碎到一定粒度并分級； ⑵ 將鋰、錳原料和多元摻雜物料經(jīng)混料機混合均勻，將混合物料經(jīng)高溫煅燒，得到錳酸鋰初級產(chǎn)品，并將其造粒成型，得到球形錳酸鋰核材料； ⑶ 將錳酸鋰核材料與殼材料配制成一定濃度的漿料，干燥后經(jīng)一定溫度煅燒，并將煅燒產(chǎn)物經(jīng)批混得到錳酸鋰產(chǎn)品。 在配料、混合、造粒成型、干燥和煅燒等工序過程中，需嚴格控制物料成分、均勻性顆粒形貌和煅燒條件， 以保證產(chǎn)品具有良好的性能和批次穩(wěn)定性。 主要技術(shù)原理 ⑴反應原理： NixCoyMn1xy 前驅(qū)物 +O2+Li2CO3 LiNixCoyMn1xyO2 + CO2 + H2O ⑵ 高溫固相合成技術(shù)、無重力混合技術(shù)、體相摻雜技術(shù)、液相包覆技術(shù)、二次煅燒技術(shù)。 技術(shù)路線 ⑴ 以鎳鈷錳三元素氫氧化物前軀體和碳酸鋰為原料，采用高溫固相法制備 523 型（ ）和 111 型 16 （ LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）鎳鈷錳酸鋰三 元正極材料（型號由前軀體的三元素配比決定）。 ⑵ 生產(chǎn)過程中利用無重力混合技術(shù)、體相摻雜技術(shù)、液相包覆技術(shù)和二次煅燒技術(shù)，有效提高了首次充放電效率、高溫高壓高倍率性能、循環(huán)性能和振實密度，降低了產(chǎn)品 PH 值，制備出了電性能和加工性能優(yōu)異的三元正極材料。 有完全自主知識產(chǎn)權(quán) 公司產(chǎn)品磷酸鐵鋰、改性錳酸鋰、三元材料的生產(chǎn)技術(shù)都是依托公司專利技術(shù)和自立課題研究基礎(chǔ)上進行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，其核心技術(shù) —— 元素摻雜、元素導入、快離子導入、煅燒工藝溫區(qū)參數(shù)變化與材料性能關(guān)系等技術(shù)支撐了規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 。 技術(shù)具有創(chuàng)新性 ⑴ 磷酸鐵鋰 ① 研制出快離子導體復合改性結(jié)合多位多元摻雜合成磷酸鐵鋰的新技術(shù)，該技術(shù)綜合了復合改性和多位多元摻雜的優(yōu)勢。復合快離子導體提高了磷酸鐵鋰顆粒間電導率，多位多元摻雜可改善磷酸鐵鋰晶粒內(nèi)部電導率。合成的磷酸鐵鋰正極材料具有優(yōu)異的低溫性能和倍率性能； ② 多位多元摻雜微量稀土材料，實現(xiàn)磷酸鐵鋰細晶化，產(chǎn)品的平均粒徑＜ ，且晶粒均勻，粒徑分布集中，保證后續(xù)電池性能的一致性。運用此技術(shù)，無需氣流整形工序，簡化了工 17 藝流程，減少了設備投入； ③ 采用的工藝路線容易控制， 工藝穩(wěn)定性好，成本低廉，批量生產(chǎn)批次穩(wěn)定性好。 ⑵ 改性錳酸鋰 ① 研制出核 殼型錳酸鋰復合正極材料，優(yōu)選了摻雜元素、造粒成型劑和殼材料，同時采用摻雜和造粒成型復合技術(shù)； ② 研制的核 殼型錳酸鋰復合正極材料通過核 殼式結(jié)構(gòu)，降低錳酸鋰核與電解液的接觸面積，減少了錳在電解液中的溶解；通過多元摻雜穩(wěn)定錳酸鋰晶體結(jié)構(gòu)，避免 JahnTeller效應；通過控制生產(chǎn)工藝條件 使錳酸鋰具有良好的形貌、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶化程度、粒度分布。確保錳酸鋰具有優(yōu)異的循環(huán)性能和高溫性能； ③ 采用的工藝路線穩(wěn)定性好、成本低廉、批次穩(wěn)定 性好。 ⑶ 三元材料 ① 原料混合采用無重力混合方式，提高三元材料的容量和首次放電效率。無重力混合充分利用對流混合原理，使物料在混合器內(nèi)上拋運動形成流動層而瞬間失重，使物料快速、高效的達到最佳混合狀態(tài)，提高產(chǎn)品的有效物質(zhì)含量和降低產(chǎn)品的陽離子混排程度，從而提高三元材料的容量和首次放電效率。 ② 通過體相摻雜摻入相關(guān)元素，提高三元材料的首次放電效率，改善材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性。摻雜分為非金屬元素摻雜和金屬元素摻雜，通過摻雜，提高材料的容量正極材料（型號 18 由前軀體的三元素配比決定）。生產(chǎn)過程中利用用無重力混合技術(shù)、體相摻雜技術(shù)、液相包覆技術(shù)和二次煅燒技術(shù)，有效提高了材料的首次充放電效率、高溫高壓高倍率性能、循環(huán)性能和振實密度，降低了產(chǎn)品 PH 值，制備出了電性能和加工性能優(yōu)異的三元正極材料。