高镍三元前驱体制备过程中的影响因素
2019-03-08 12:00:43
三元材料镍钴锰(NCM)，具有高比容量、长循环寿数、低毒和廉价的特色。此外，三种元素之间具有杰出的协同效应，因而受到了广泛的使用。NCM 中，镍是首要的氧化复原反响元素，因而，进步镍含量能够有用进步NCM的比容量。高镍含量NCM材料(Ni的摩尔分数≥0.6)具有高比容量和低成本的特色，但也存在容量坚持率低，热稳定功能差等缺点。高镍 NCM材料的功能和结构与前驱体的制备工艺严密相关，不同的条件直接影响产品的终究结构和功能。图1：Li[NixCoyMnz]O2(NCM，x=1/3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8,0.85)的放电容量、热稳定性和容量坚持率联系图制备工艺条件对高镍前驱体物化功能的影响高镍三元前驱体首要的制备工艺条件有：浓度、pH值、反响温度、固含量、反响时刻、成分含量、杂质、流量、反响气氛、拌和强度等。图2：三元前驱体的出产工艺流程图1.浓度对高镍前驱体物化功能影响是反响络合剂，首要作用是络合金属离子，到达操控游离金属离子意图，下降系统过饱和系数，然后完成操控颗粒长大速度和描摹。所以制备不同组成的三元前驱体，所需的浓度也不同。图3：不同浓度高镍前驱体产品的SEM图(左：含量：2g/L，右：含量：7g/L)从上图能够看出浓度较低时颗粒描摹疏松多孔，细密性差，而较高的浓度得到的前驱体颗粒细密。可是络合剂的用量也不是越多越好，络合剂用量过多时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会形成反响不完全，使前驱体的镍、钴、锰的份额违背规划值，并且被络合的金属离子会随上清液排走，形成糟蹋，给后续废水处理形成更大的困难。综上，浓度需操控在5～9g/L。2.沉积pH对高镍前驱体影响沉积进程中的pH直接影响晶体颗粒的生成、长大。图4：pH对前驱体描摹的影响因为镍、钴、锰的沉积pH值不同，所以不同组分的三元材料前驱体的最佳反响pH值不同。图5：不同组分前驱体的适合浓度和pH值跟着沉积pH值升高，一次粒子逐步细化，颗粒球形度变好，前驱体样品振实密度逐步升高。图6：pH对前驱体振实密度的影响综上，需依据实践出产工艺的需求选取适宜的沉积pH值，不行过高，也不行过低。3.沉积温度对高镍前驱体物化功能影响温度首要是影响化学反响速率。在前驱体的反响中，温度越高反响速率越快，可是温度过高会形成前驱体氧化，进而形成反响进程无法操控、前驱体结构改动等问题，所以在不影响反响的前提下温度尽量高一点。在反响进程中pH会跟着温度的下降而升高，所以保持温度的稳定也很重要。图7：温度与高镍前驱体描摹联系(左：反响温度50℃，右：反响温度60℃)4.固含量对高镍前驱体物化功能影响这儿的固含量是指在前驱体反响进程中，前驱体浆料的固体质量和液体质量的比值。恰当进步料浆固含量可优化产品描摹、进步产品的振实密度。图8：不同固含量条件下出产高镍811前驱体SEM(左：固含量低，右：固含量高)从上图能够看出高固含量下制备得到高镍前驱体，颗粒细密性好，球形度更好，粒度散布更为会集，一次粒子晶界含糊。5.拌和速度对高镍前驱体物化功能影响拌和速度对晶体结晶进程影响较大，然后影响前驱体的振实密度。图9：拌和转速与振实密度联系图从上图能够看出跟着拌和转速的升高，高镍前驱体的振实密度逐步增大，在拌和转速>300rpm后，振实密度趋于稳定，所以反响釜系统拌和转速操控300～360rpm之间较为适宜。6.杂质对高镍前驱体物化功能影响在实践出产进程中，少数的有机溶剂会对共沉积反响形成很大困扰，而镍钴锰质料提纯进程中会用到有机溶剂，少数的有机溶剂会带到前驱体的反响中。料液油分越高，振实密度越低，前驱体的描摹变得疏松，无法成球，形成颗粒无法成长，粒度散布宽化。图10：料液对高镍前驱体描摹影响，沉积时刻36h(左：油分为9.5ppm右：油分为2ppm)研讨结果表明，若得到高振实高镍前驱体，料液油分操控有必要≤5ppm。小结目前国内各大车企与电池供应商争相迈向高镍之路，此前报导宁德年代估计下一年将推出高镍三元811电池。钴价的继续上涨削弱了电池厂商的盈余才能，而NCM811的钴分子含量为6.06%，仅为NCM523和NCM622一半左右。因而，NCM811单吨对应钴的用量下降50%左右。可是高镍三元材料的技能难题一直是阻挠其开展的重要问题，未来还需要继续针对高镍三元材料的功能，尤其是安全功能做很多研讨。仿制查找 发动方便查找设置
三元材料取代钴酸锂任重而道远
2019-03-06 10:10:51
现在三元材料可谓是锂电池中的宠儿，开展速度十分快，在渐渐侵入整个使用商场。钴酸锂通过多年的开展，现已占有了锂电池商场的半壁河山。三元材料何时可以替代钴酸锂?
三元材料是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为质料。钴酸锂一般使用作锂离子电池的正电极材料。电池结构安稳、容量比高、归纳功能杰出、可是其安全性差、本钱十分高。 从上以上两个图表可以看出，三元材料不管在性价比仍是在环保安全功能上远超钴酸锂。
三元材料替代钴酸锂之路依然负重致远?
三元首要冲击的是钴酸锂的中心使用范畴——数码产品商场。据工业研究所(GBII)数据显现，在2013年的正极材料商场，中国商场关于三元材料的需求，现已到达15600吨，其间80%用于笔记本电脑、平板电脑、手机等数码产品。三元材料如此大行动地进攻钴酸锂的“要害”，其来势汹汹的态势，不由让业内人士猜想技能路途风向正在反转。但需求留意的是，比较于三元材料，钴酸锂具有一系列功能与技能优势，更受商场喜爱。因而，大部分业内人士对现在的钴酸锂商场依然持积极态度，他们以为三元材料能否成功替代钴酸锂，商场取向起决定作用。三元材料中，钴的质量分数一般控制在20%左右。尽管三元材料到达“少钴化”的要求，本钱也得到明显的下降，可是其在压实密度、高电压、高容量、耐高温等功能方面仍与钴酸锂有必定的距离。数码设备日趋轻浮化规划，对电池容量的要求也日益提高。正极材料的压实密度作为影响锂电池容量的要素之一，钴酸锂的单晶颗粒状形状，现在可以做到4.2 g/cm3的压实密度，是作为小颗粒二次聚会体的三元材料无法幻想的高难度应战，成为三元材料拓宽蓝图的“硬伤”。事实上，现在可以满意移动设备待机要求的老练电池也只要钴酸锂电池，在消费类数码产品范畴，钴酸锂电池依然处于主导地位。尽管三元材料商场需求有所增加，但比起钴酸锂而言，其商场份额依然不可同日而语。何况三元材料在以下几个方面存在短板。 三元材料厂商多而不强。GGII计算，截止2016年末国内三元材料出货量逾越8000吨的厂商没有出现，各大厂商产品同质化严峻，均以523、111类型为主。一起受Tesla带动，国内三元动力电池掀起一场扩张高潮，材料厂商方面自2015下半年至今已新增一批三元材料厂商。未来跟着技能的不断进步，长续航路程电池需求加大，三元材料商场需求出现产销两旺时期，在利好布景下，商场将会出现一大批新进入者。中心专利缺失，低端产能重复建造。现在全球镍钴锰酸锂专利主要在美国3M及阿贡实验室手中，巴斯夫、美丽科、瑞翔等均有购买3M或阿贡实验室专利有用权，而国内专利一时相对单薄。未来大规模开展后，在出口商会发生专利胶葛。 现在国内三元材料类型以523为主。不管数码仍是动力电池用三元材料，使用量最多的仍为523类型。从电池形状上来看，国内原装三元电池遍及选用NCM523，选用叠片工艺的三源动力电池选用NCM111，其间三元圆柱的产值大于方形叠片电池。 从上图看出，三元材料未来商场中潜力巨大，现在处于上升期。跟着技能的开展，厂商的不断自我完善，未来商场用量也极有或许逾越钴酸锂。只能说逾越钴酸锂的路途比较绵长。
如何控制高镍三元材料表面的碱性？
2019-01-03 09:36:39
随着动力电池市场的迅猛发展，电池的正极材料逐渐成为产业化研究的主要方向之一，其中高镍组分的三元镍钴锰 811材料凭借高放电比容量(200mAhg-1)、低成本的特点成为下一步产业化的热点。然而在高镍三元材料产业化前进道路上面临着一个又一个“拦路虎”，其中非常重要的一个就是——高镍三元材料pH(碱性)过高，在匀浆和涂布过程中容易吸水造成浆料果冻状，使加工性能变差，并影响电极材料的性能发挥。
三元材料pH为何会过高?
目前三元 NCM镍钴锰材料最为常见和成熟的合成方法是先使用共沉淀法合成三元材料前驱体，再混锂高温固相烧结，这种方法可以得到粒度分布可控、振实密度高的球型三元正极材料。
三元材料的制备工艺实验证实正极材料表面的活性氧阴离子会和空气中的CO2和水分反应而生成碳酸根，同时锂离子从本体迁移到表面并在材料表面形成Li2CO3，这一过程同时伴随着材料表面脱氧而形成结构扭曲的表面氧化物层。任何一种正极材料，只要是暴露在空气中就会生成碳酸盐，只是量多少的问题。表面碱性化合在不同种类的正极材料的表面的形成难易程度是不一样的。而三元材料合成中锂盐过量的做法使得多余的锂盐在高温煅烧后的产物主要是Li的氧化物，与空气中的H2O和CO2反应再次生成LiOH和Li2CO3，残留在材料表面，使材料的pH值较高。
众所周知，三元材料中(包含NCA)镍含量越高，其烧结温度就越低。当锂盐与过渡金属离子的摩尔比不变时，烧结温度降低导致锂盐的挥发量降低，继而导致残留在材料表面的锂盐含量增多，材料的碱性就会变大。
此外，在高Ni体系中由于化合价平衡的限制，使材料中Ni有一部分以3+的形式存在，而多余的Li在材料表面易形成LiOH和Li2CO3，Ni含量越高表面含碱量越大，匀浆和涂布过程中越容易吸水造成浆料果冻状。
同时, 需要注意的是这些残留的锂盐不仅电化学活性较大, 而且会因碳酸锂等在高压下分解导致电池充放电过程中电池的胀气现象。
如何降低三元材料的pH?
我们都知道，高Ni三元材料是未来高能量密度动力电池应用方向，可是一直无法产业化的一个最重要原因就是材料碱性大，对生产环境和工艺控制能力的要求高，浆料吸水后极容易造成果冻，在实际应用中困难重重。因此降低表面残碱含量对于三元材料在电池里的应用具有非常重要的意义。
目前，降低高镍三元材料表面碱性过大的手段主要从四方面入手：
一般从源头来控制前驱体的pH和生产环境，控制整个生产线的温度、气氛和环境湿度，严格控制材料与空气的接触
混锂烧结阶段降低锂盐比例，调整烧结制度，让锂能快速扩散到晶体内部。
对材料水洗，然后二次烧结降低表面残碱含量，但相应的会损失一部分电性能，这是目前商业中常用得一种方法。
表面包覆改性也是降低三元材料表面残碱含量的有效方法，高镍的NMC一般都需要表面包覆改性。
三元材料干燥设备的选择问题
2019-01-03 09:36:39
洗涤干净的前驱体滤饼含有10%~50%的水分，需要将其除去以便后续工段使用。干燥是用加热的方法使固体物料中的水分或其他溶剂汽化，从而除去固体物料中湿分的过程。干燥过程十分复杂，它涉及流体力学、传热、传质三方面基础理论。一、干燥工艺干燥工艺包括干燥时间、干燥温度和干燥气氛等的确定。三元材料前驱体为变价金属的低价化合物，在空气中会被氧化，且干燥温度越高氧化程度越严重。但由于真空干燥和惰性气氛保护干燥成本高且干燥效率低，而在空气气氛下适当温度干燥出来的前驱体品质基本能满足要求，所以一般选择空气气氛干燥。不同干燥温度处理后的三元前驱体XRD图从图中可以看出150℃处理后的前驱体XRD谱图和真空100℃处理的XRD谱图已有明显差异，因此前驱体滤饼在空气中的干燥温度应小于150℃。当温度达到400℃时，前驱体会被氧化变成三价氧化物。不同干燥温度下前驱体的总金属含量随着干燥温度的升高而升高，比表面积在高200℃后突然增大。不同干燥温度下前驱体的总金属含量和比表面积当确定前驱体的干燥温度不能高于150℃后，可以根据干燥设备的干燥效率和前驱体水分控制标准为水分含量小于1%，不同干燥设备所需的干燥时间不同。二、干燥设备根据传导方式的不同，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电干燥和联合干燥。选择三元材料前驱体的干燥机至少需要考虑以下几点：产品的水分含量要求;滤饼的水分含量以及滤饼含水量是否均匀;干燥机生产能力，物料的进给方式;干燥机与三元材料前驱体接触部分材质需要耐碱性，并且不能带入金属杂质或其他杂质;需要达到的干燥温度等。三元材料前驱体的干燥可采用热风循环烘箱、回转干燥机、盘式干燥机、耙式干燥机、微波干燥机等。1、热风循环烘箱热风循环烘箱外形像箱子，外壁是绝热保温层。热风循环烘箱内部结构图由风机产生的循环流动的热风，吹到潮湿物料的表面达到干燥目的，热空气反复循环通过物料。1脚轮 2热电偶 3控制面板 4保温外壳 5风机 6排气口 7加热丝8料盘 9料盘支架优点：容易装卸，物料损失小，料盘易清洗。因此，对于需要经常更换产品、价高的成品或小批量物料，厢式干燥器的优点十分显著。热风循环的主要缺点是：物料得不到分散，干燥不均匀，干燥时间长;装卸物料耗时、耗人工，劳动强度大，设备利用率低;卸物料时粉尘飞扬，环境污染严重;热效率低，一般在40%左右，每干燥1kg水分约需消耗加热蒸汽2.5kg。2、转筒干燥器转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。转筒干燥器的优点是：生产能力大，可连续操作;适用范围广，可用于干燥颗粒状物料，对于那些附着性大的物料也很有利;易清扫。缺点：价格较高;安装、拆卸困难;热效率低;物料颗粒之间的停留时间差异较大，因此不适合于对温度有严格要求的物料。3、盘式连续干燥器盘式干燥器结构图1导热油箱 2热油泵 3截止阀 4温度计 5连续干燥器 6进料口7排气口 8刮扫器 9加热盘 10减速机 11下料口 12支腿空心加热盘是该干燥器的主要部件，在其内部以一定排列方式焊有折流隔板或短管，一方面增加了加热介质在空心盘内的扰动，提高了传热效果;另一方面增加了空心盘的刚度并提高了其承载能力。每个加热盘上均有热载体的进出口接管。各层加热盘间保持一定间距，水平固定在框架上。特点：热效率高、能耗低、干燥时间短;可调控性好;被干燥物料不易破损;环境整洁等。注意事项，采用板框压滤机压滤的三元材料前驱体滤饼含水率较高，属于膏状物料，不能采用盘式干燥器。所以，若干燥器选择盘式干燥，则前段的过滤洗涤设备需要选择离心机。4、带式干燥器带式干燥器是一种连续带真空的高传导干燥器，根据物料干燥工艺可设置多层干燥带，温度在40~180℃，运行速率可调节。带式干燥器结构图1热媒进口 2壳体 3挡料板 4传动轴 5加热板 6导带 7进料口8进料阀 9真空管 10排污口 11放料阀 12热煤出口特点:真空干燥下完成连续进料与出料;产品收率高;产品干燥室不与金属物接触，干燥后不损形貌;产品干燥工艺容易优化，可调整性强;能耗低;适合大批量连续自动生产。
如何有效提高三元材料的压实密度？
2019-01-03 09:36:39
影响正极极片压实密度的主要因素主要有以下四点：①材料真密度②材料形貌③材料粒度分布④极片工艺。1、材料真密度几种商业正极材料的真密度和目前所能达到的压实密度见表(表中所选三元材料为NCM111)，可以看出，几种材料的真密度：钴酸锂>三元材料>锰酸锂>磷酸铁锂，这和压实密度的规律一致。需要指出的是，不同组分三元材料的真密度随组分的变化而变化。几种商业正极材料的真密度和压实密度范围2、材料形貌三元材料和钴酸锂的真密度差别并不大，从上表可以看出，NCM111和钴酸锂的真密度只差0.3g·cm-3，压实密度却比钴酸锂低0.5g·cm-3，甚至更高，导致这个结果的原因很多，但最主要的原因是钴酸锂和三元材料的形貌差别。目前商业化的钴酸锂是一次颗粒，单晶很大，三元材料则为细小单晶的二次团聚体，如图所示。从图中可看出，几百纳米的一次颗粒团聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙;而制备成极片后，球和球之间也会有大量的空隙。以上原因使三元材料的压实密度进一步降低。钴酸锂和三元材料SEM图3、材料粒度分布等径球在堆积时，球体和球体之间会有大量的空隙，若没有合适的小粒径球来填补这些空隙，堆积密度就会很低。所以合适的粒度分布能提高材料的压实密度，而不合理的粒度分布则造成压实密度显著降低。4、极片工艺极片的面密度，黏结剂和导电剂的用量都会影响压实密度。常见导电剂和黏结剂的真密度见如表。从表中可以看出，常见导电剂和黏结剂的真密度材料的真密度对压实密度的影响是无法改变的，但从压实密度和真密度的对比中可以看出，三元材料的压实密度还有很大的提升空间。如何提高压实密度目前提高压实密度的方法主要从材料形貌、材料粒度分布、极片工艺三方面入手。例如将三元材料的形貌制备成和钴酸锂类似的大单晶;优化三元材料粒度分布;极片制作时使用导电性好的导电剂以降低导电剂用量，调浆过程高速分散，使导电剂和黏结剂均匀分散等等。下面是从优化三元材料形貌和粒度方面来提升三元材料压实密度的实例。1、优化形貌常见几种三元材料的形貌及其极片(辊压后)的SEM图如图所示。其中(a)、(c)、(e)为三种不同形貌的三元材料的SEM图，放大倍数相同。(b)、(d)、(f)分别为(a)、(c)、(e)的辊压后极片低倍SEM图。(a)所示是最常见的三元材料形貌，即小单晶的二次团聚体，其辊压后的极片SEM图如(b)所示，二次颗粒之间有较大空隙，且部分二次颗粒已经被压碎，部分没有接触到黏结剂的小单晶已经脱落;(c)的形貌为一次单晶三元材料，但比(a)的单晶稍大一些，从其对应极片(d)可以看出，单晶颗粒之间有少量空隙，因为不存在二次颗粒破碎的问题，所以只要黏结剂分散均匀，便不存在单晶从极片脱落的问题;(e)虽然也是二次团聚体，但是单晶很大，单晶和单晶之间接触并不是很紧密，从其对应极片(f)可以看出，颗粒和颗粒之间的空隙很少，如果使用高速混合机来制备浆料，效果会更好。图中(a)、(c)、(e)三种形貌的材料对应的压实密度结果对应(g)中的a、c、e。从图中可以看出，(a)形貌的材料压实密度最低，但和(c)的压实密度相差不多，(e)的压实密度比(a)和(c)的高很多，已经达到3.9g·cm-3。不同形貌三元材料及其极片SEM图、压实密度对比2、优化粒度分布D50接近的材料，若D10、D90、Dmin、Dmax有差别，也会造成压实密度不同。粒度分布太窄或粒度分布太宽都会使材料压实密度降低。对于粒度分布的影响，有的电池厂家会对正极材料生产商提出要求，而有的电池厂家则通过混合不同粒度分布的产品来达到提高压实密度的目的，如图所示。
一张图看懂三元材料生产线
2019-01-03 14:43:41
一张图看懂三元材料生产线
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用
2019-03-08 09:05:26
锂离子电池是20世纪90年代敏捷开展起来的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。电池材料分为正极材料、负极材料、隔阂、电解液等。正极材料是制作锂离子电池的要害材料之一，占有电池本钱的25%以上，其功能直接影响了电池的各项功能指标，在锂离子电池中占有中心方位。
现在已产业化的锂离子电池用正极材料首要有钴酸锂、改性锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。研讨发现，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好地兼备了上述材料的长处，并在必定程度上补偿其缺乏，具有高比容量、循环功能安稳、本钱相对较低、安全功能较好等特色，被认为是用于混合型动力电源的抱负挑选，以及能替代LiCoO2的最佳正极材料。
三元材料的组成结构和特性
三元材料有着与LiCoO2类似的α-NaFeO2单相层状结构，其间，Li原子在3a方位，金属原子Ni、Co和Mn自在散布在金属层的3b方位，而O原子坐落6c位。
Ni是材料的首要活性物质之一，在充放电进程中，首要是Ni2+和Ni4+发作彼此转化。经过引进Ni，可进步材料的容量。
Co也是材料的首要活性物质之一，能很好地安稳材料的层状结构，一同Co3+的掺入能够按捺Ni2+进入Li+的3a方位，便于材料深度放电，然后进步了材料的放电容量。
Mn4+有着杰出的电化学慵懒，不同于Mn3+。Mn3+在材料充放电进程中会参加电极的氧化-复原反响，Mn4+在循环进程中不参加氧化-复原反响，使材料一直坚持着安稳的结构。
因而，层状结构的三元材料归纳了单一组分材料的长处，其功能优于单一组分，具有显着的三元协同效应。其根本物性和充放电渠道与LiCoO2附近，却又具有报价和环境友好优势，具有很好的市场前景。
三元材料的制备
三元材料中各元素的化学计量等到散布均匀程度是影响材料功能的要害因素，偏离了化学计量比或组成元素散布不均匀，都会导致材料中杂相的呈现。不同的制备办法对材料的功能影响较大。现在组成三元材料的办法首要有高温固相法、共沉积法、喷雾干燥法、水热法、溶胶凝胶法等。其间水热法和溶胶凝胶法因为受制备办法的约束，不适合于工业化出产。下面介绍完成产业化的几种制备办法。
高温固相法
高温固相法一般先将金属盐和锂盐按化学计量比以各种方式混合均匀，然后高温烧结直接得到产品。常用金属盐首要有金属氧化物、金属氢氧化物等。
共沉积法
共沉积法以沉积反响为根底，研讨证明，共沉积法是制备球形三元材料的最佳办法，也是现在工业化遍及选用的制备工艺。依据运用沉积剂的不同能够分为氢氧化物共沉积法、碳酸盐共沉积法。
喷雾干燥法
喷雾干燥法也是现在材料工业化制备比较看好的一种办法。该法制备的材料非常均匀，颗粒纤细，在材料的化学计量组成、描摹和粒径散布上具有优势，并且能够自动化操控，可连续出产，制备能力强。
三元材料的研讨现状
在曩昔的十几年间，镍钴锰三元材料已得到较为深入细致的研讨，功能水平不断进步。现在的研讨除了对镍钴锰三元材料动力电池的功能进行测验外，更多的是对镍钴锰三元材料进行改性，进一步进步材料的循环寿数和安全性。
不同组分的三元材料
除了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研讨外，该系统其他计量比的正极材料也有必定的研讨成果。国海鹏等[5]制备了正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2并研讨了其功能，选用固相法得出了具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2。
三元材料与其他材料的混粉
三元材料和LiMn2O4混合用于锂离子动力电池正极，在商业上已有使用。混合材料不只能够满意动力电池安全性的需求，并且碱性较强的三元材料还能按捺电解液中微量对LiMn2O4的溶解效果，改进正极材料的高温功能。
核 - 壳结构的三元材料
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较高的比容量，而LiNi0.5Mn0.5O2具有很好的热安稳性。将两种材料掺合到一同，构成一种核(Li-Ni0.8Co0.1Mn0.1O2)-壳(LiNi0.5Mn0.5O2)结构的三元材料，归纳了两种材料的长处，能有效地按捺材料中Co的溶解，进步循环安稳性。该材料在1C、3.0~4.3V、600次充放电后容量坚持率为96%，一同具有杰出的热安稳性。
结语
现有产业化的钴酸锂、改性锰酸锂和磷酸铁锂在根底研讨方面现已没有技能打破，其能量密度和各种首要技能指标现已挨近其使用极限，三元材料是未来研制和产业化的干流，依据其使用范畴的不同，分别向高密度化和高电压化开展。未来的开展方针是将三元材料的压实密度进步到3.9g/cm3以上，充电电压到达4.5V，可逆比容量到达200 mAh/g，电极能量密度比钴酸锂高25%，然后全面替代钴酸锂，成为小型通讯和小型动力范畴使用的干流正极材料。
是什么卡住了前驱体进阶之路
2019-03-08 12:00:43
前驱体的反响是盐碱中和的杂乱反响，将必定浓度的盐溶液和必定浓度的碱溶液按必定流速继续参加反响器中，在恰当的反响温度、拌和速率、pH下，生成氢氧化物沉积。前驱体反响进程中是一个杂乱的进程，需求操控的工艺参数有：盐和碱的浓度、浓度、盐溶液和碱溶液参加反响缸的速率等。那么在制备前驱体的进程中，这些参数是怎么影响其制备的，咱们应该怎么操控这些参数，确保前驱体的杰出质量?
1、浓度
硫酸盐系统下，络合剂如的参加，会对产品的描摹发作很大的影响。从图中能够看出，没有络合剂存在时，前驱体描摹较为疏松，振实密度较低。有络合剂存在时，前驱体变得细密，振实密度也相应进步。
在实践出产中，若想要制备振实密度高于2.0g·cm-3的前驱体，必须在反响进程中参加络合剂。
但络合剂的用量也不是越多越好，当络合剂用量过多时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会构成反响不完全，使前驱体的镍、钴、锰三元素的份额违背规划值，且被络合的金属离子会随上清液排走，构成糟蹋，后续的废水处理工作量也会加大。
2、pH值
反响进程的pH值直接影响前驱体的描摹和粒度散布。经过出产工业出产进程分析前驱体描摹和粒度散布与pH值的联系。
经过调理pH值，咱们能够操控一次晶粒和二次颗粒的描摹。pH值偏低，利于晶核长大，一次晶粒偏厚偏大;pH值偏高，利于晶核构成，一次晶粒成薄片状，显得很细微。关于二次颗粒的影响是：pH值偏低，二次颗粒易发作聚会，导致二次球成异形;pH值偏高，二次颗粒多成圆球形。pH值对前驱体的成长进程有重要影响，反响pH值的挑选以及反响进程中pH值的安稳操控直接影响前驱体的粒度散布。若在反响进程中pH值失控，呈现pH值过高或许过低的状况，会使产质量量急剧下降，构成不合格产品。
3、不同组分前驱体的反响操控
因为镍、钴、锰三元素的沉积pH值不同，故不同组分三元材料前驱体的最佳反响pH值不同;而络合剂首要的作用是络合镍和钴，对锰的络合要低2个数量级，故不同组分三元材料前驱体的所需络合剂浓度也不相同。
当前驱体的振实密度和粒度挨近时，不同组分前驱体的反响pH和浓度需求稍作调整。因为不同pH值下制备出来的前驱体描摹是不同的，所以质量挨近而组分不同的前驱体，描摹也不同。4、反响时间
在必定时间内，前驱体的粒度、振实密度和反响时间成正比联系。但反响时间也不能太长，过长的反响时间会使前驱体粒度过大，对前驱体的质量发作不良影响。5、反响气氛
反响气氛的操控对前驱体产质量量的影响较大，其间包含对前驱体的描摹、晶体结构、杂质含量的影响。
因为锰的化学性质很生动，若前驱体反响运用的纯水中有溶解氧未除掉，或反响进程中让反响浆料与空气直接触摸，都会导致前驱体浆料严峻氧化，其色彩为深棕或黑色。还有一种状况是，在反响后期或许反响快结束时，因为种种原因使氧进入反响系统而构成的细微氧化。
6、固含量
固含量指在前驱体反响进程中，前驱体浆料的固体质量和液体质量的比值。现在大部分供应商反响釜中前驱体的固含量在5%～10%左右，不同的固含量对产品功能有必定影响。在出产实践中发现，恰当进步固含量能优化产品描摹、进步产品的振实密度。7、反响温度
从化学动力学知道，温度首要是影响化学反响的反响速率。在实践出产进程中，期望在确保前驱体质量的前提下，化学反响速率越快越好，但温度不能过高，温度过高会构成前驱体氧化。反响温度过高对前驱体的氧化会构成反响进程无法操控、前驱体结构改动等问题。
在实践出产进程中，操控反响温度稳定、不动摇也很要害。
8、流量
流量首要是指金属盐溶液的流量。流量直接和产值相关联。在确保前驱体质量的前提下，流量越大越好。一个反响釜所能到达的最大流量不只和反响工艺有关，还和反响釜体积、反响釜内部结构、反响釜电机功率有关。合理规划反响釜，能够使其发挥最大产值。
9、杂质
在出产实践中发现，少数的有机溶剂就会对共沉积反响构成很大搅扰。
硫酸镍和硫酸钴的制备进程中会用到有机萃取剂如260#溶剂油、P204及P507等，若有机萃取剂残留其间，会带入到反响系统中。现在有部分供应商选用在前驱体中掺杂镁等元素的办法改善制品功能，这就需求对制备工艺及操控参数进行调整，才干反响出描摹、粒度、振实密度等目标合格的前驱体。
你不知道的磁选除铁在三元材料中的作用！
2019-01-17 10:51:20
磁选除铁贯穿了三元材料制备的整个过程。金属杂质，特别是单只铁的存在会造成电池的短路，情况严重时会导致电池失效。三元材料成品中的磁性物质主要是金属设备磨损杂质和原材料带入的金属杂质等。三元材料制备过程中金属杂质来源从表中可以看出，三元材料制备过程中金属杂质的带入点。磁选机的结构多种多样，分类方法也比较多根据承载介质的不同，可分成干式和湿式两种;根据磁选机磁场强度的高低，分为弱磁场磁选机和强磁场磁选机两大类;根据给入物料的运动方向和从分选区排出分选产品的方法可分为顺流型磁选机、逆流型磁选机、半逆流型磁选机;根据磁性矿粒在磁场中的行为特征可分为有磁翻转作用的磁选机和无磁翻转作用的磁选机;根据磁场类型可分为恒定磁场磁选机、旋转磁场磁选机、交变磁场磁选机、脉动磁场磁选机;根据产生磁场的方法又可分为永磁型磁选机、电磁型磁选机、超导磁选机等。三元材料制备过程中常使用的除铁设备有管道除铁和电磁型磁选机。1、管道除铁器管道除铁器安装在物料输送管道上，物料从管道通过时，即可将混于其中的铁杂质自动分离。在三元材料的制备过程中，管道除铁器应用于各个输送环节，如前驱体制备中原材料溶液输送至反应釜时的除铁;前驱体浆料输送至过滤洗涤设备时的除铁等。管道除铁器的外形管道除铁器的进出口可以根据使用要求设计成法兰，快速接口或者螺纹管连接形式，表磁一般为12000Gs，耐温300℃，筒体材料可选择304或316不锈钢，可以根据要求设计成耐高压型。2、电磁型磁选机电磁磁选机的工作原理是：通过电磁感应产生磁场，使筛网磁化，具有磁性。物料从设备上面的喂料口供料时，不带磁性的物料可以通过，带磁性的物料则被筛网吸附。为了确保物料顺利通过，筛子和振动器连结以一定频率振动。设备需要控温冷却以确保磁力强度。1—空气入口;2—弹簧;3—油位计;4—筛网轴;5—筛网斗;6—筛网柄;7—筛网;8—励磁线圈;9—线圈外壳;10—支脚;11—振动托盘;12—振动机三元材料的制备过程中，电磁型磁选机主要用于三元材料成品包装前的除铁。但三元材料成品本身带有一定的弱磁性。从下图中可以看出，当磁力高达12000Gs时，对三元材料的吸附已经很明显了。所以在磁选过程中需要使用电磁锤进行打击。
焦磷酸盐电镀锡-钴-锌三元合金代铬膜的方法
2018-12-11 14:37:18
申请号：200810196012.0 名称：焦磷酸盐电镀锡-钴-锌三元合金代铬膜的方法 公开(公告)号：CN101358362 公开(公告)日：2009.02.04 主分类号：C25D3/56(2006.01)I 申请(专利权)人：洪泽县云飞电镀厂 地址：223100江苏省淮安市洪泽县朱坝镇华山南路1号 发明(设计)人：梁学云 专利代理机构：淮安市科翔专利商标事务所 代理人：韩晓斌 摘要 本发明公开了焦磷酸盐电镀锡-钴-锌三元合金代铬膜的方法，该方法包括以下步骤：首先，器件采用常规方式电镀光亮镍；其次，镀镍后器件在体积百分比浓度5％的硫酸溶液中活化，活化后水洗到中性；然后活化后器件在电解槽中镀锡、钴、锌三元合金膜，镀膜后水洗至中性；最后，镀膜后器件化学钝化，钝化后50-60℃水洗至中性，105-110℃干燥，检验入库。本发明提高生产效率，降低生产成本，增强镀件光亮度，减少生产过程中污染，符合国家节约环保的要求。
三元锂单体电芯
