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鋰離子電池的NCA材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究現(xiàn)狀怎樣?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2022年08月06日  

NCA材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究現(xiàn)狀


NCA前驅(qū)體生產(chǎn)工藝路線


目前國(guó)內(nèi)外主要NCA生產(chǎn)企業(yè)通常采用的技術(shù)路線有如下3種:


上述3種工藝中,第1和第3種方案Al元素在后續(xù)燒結(jié)或包覆工藝中加入,此法Al元素分布不均勻,表層Al含量偏高,形成惰性層,降低最終產(chǎn)品容量,同時(shí)工藝復(fù)雜,增加生產(chǎn)成本。第2種方案Al元素可以均勻分布,產(chǎn)品性能更加優(yōu)異,生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、成本低,但前驅(qū)體的制備技術(shù)難度更大。


目前最主流的技術(shù)路線是Ni1-x-yCoxAly(OH)2制備工藝路線,如日本住友、日本戶田,已進(jìn)入量產(chǎn)階段。該方法一般以硫酸鹽為原料,通過(guò)氫氧化鈉和絡(luò)合劑制成Ni、Co、Al共沉淀的前驅(qū)體Ni1-x-yCoxAly(OH)2,再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥等手段制成產(chǎn)品。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)成本低、流程簡(jiǎn)單、更適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


NCA燒結(jié)工藝路線


NCA的原料鋰源通常采用氫氧化鋰,由于NCA燒結(jié)溫度不能太高,一般不超過(guò)800℃,采用碳酸鋰為原料時(shí),碳酸鋰熱分解不完全,造成NCA表面殘留碳酸鋰太多,使NCA表面堿性太強(qiáng),對(duì)濕度敏感性增強(qiáng);同時(shí)氫氧化鋰的熔點(diǎn)比碳酸鋰更低,對(duì)NCA的低溫燒結(jié)更有利。但由于氫氧化鋰揮發(fā)性較強(qiáng),刺激氣味較大,所以要求通風(fēng)良好的生產(chǎn)環(huán)境。NCA的燒結(jié)氣氛需要在純氧氣氣氛下,才能保證Ni2+氧化成Ni3+。同時(shí)由于Ni3+的熱力學(xué)的不穩(wěn)定性,NCA的燒結(jié)溫度不能太低也不能太高,目前NCA的最佳燒結(jié)溫度在700~800℃。


NCA材料改性技術(shù)研究現(xiàn)狀


隨著多元材料中Ni%含量的提高,材料比容量提高的同時(shí),帶了較多的技術(shù)難題:循環(huán)性能尤其是高溫循環(huán)性能問(wèn)題、倍率問(wèn)題、安全性問(wèn)題、堿性雜質(zhì)含量及由此導(dǎo)致的吸水性強(qiáng)(水分偏高)問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題,近年來(lái),研發(fā)人員采用了多種陰、陽(yáng)離子或多元體相摻雜,來(lái)穩(wěn)定高鎳材料的結(jié)構(gòu),以達(dá)到提升循環(huán)及存儲(chǔ)性能的效果。此外,包覆也是一種防止電解液對(duì)正極材料腐蝕,提升材料循環(huán)及存儲(chǔ)穩(wěn)定性的有效方法。但這些方法都無(wú)法解決高鎳材料堿性雜質(zhì)殘留的問(wèn)題,這是高鎳材料產(chǎn)業(yè)化并大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。

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