在锂离子电池无机电极材料的制备中,最常使用的是高温固相反应。高温固相反应指包括固相物质的反应物在一定的温度下经过一段时间的反应,通过各种元素之间的相互扩散,发生化学反应,生成一定温度下结构最稳定的化合物的过程,包括固—固相反应 、固—气相反应和固—液相反应等。PTMS全自动除铁器对正极材料除铁效果好。即使是采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法和溶剂热法等,通常仍需要在较高的温度下进行固相反应或固相烧结。这是因为锂离子电池的工作原理要求其电极材料能够反复地嵌入和脱出Li+,因此其晶格结构必须有足够的稳定性,这就要求活性材料的结晶度要高,晶体结构要规整。这是低温条件下很难达到的,因此目前实际所用的锂离子电池的电极材料基本上都是经过高温固相反应获得的。
正极材料加工生产线主要包括配混系统、烧结系统、粉碎系统、水洗系统(仅高镍)、PTMS全自动除铁器除铁、包装系统、粉体输送系统和智能化控制系统等。 设备投资额较高。如某地当升科技二期工程年产4万吨的高镍正极项目为例,其设备购置费约11亿元, 其中辊道窑价值量占比接近35%。磷酸铁锂除铁凭借低成本、循环寿命长、安全性较高等优势,产量增速预计保持高速增长。高镍三元锂设备投资额约2亿元/万吨,磷酸铁锂设备投资额约1.2亿元/万吨,钴酸锂设备投资额约1.7亿元/万吨, 差异较大。因此,为方便计算,暂不考虑品种,正极材料生产设备投资额为1.5亿元/万吨。
锂离子电池正极材料除铁后在原料输送、储存、配料、混料、破碎粉磨、除尘以及包装等方面采用了称重计量作为工艺过程中的检测与控制手段。称重计量的主要设备是电子衡器。PTMS全自动除铁器对三元正极材料除铁效果好。各种储存料仓的称重计量、配料过程中的定量称重、成品物料包装计量。目前工艺上采用的料仓称重、混合机称重系统、配料秤以及自动定量秤都是重力式装料衡器,它们的共同结构都是包含供料装置、称重计量、显示装置、控制装置以及具有产能统计和通信等功能。由中央控制将各部分连成一体,构成闭环自动控制系统。
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