锂电池负极材料其中有碳类材料。根据材料性能可以再细分为天然石墨、人造石墨、中间相碳微球与石墨烯等。PTMS强磁磁选机处理后碳类材料具有合成方法简单、循环寿命长等优点,是应用最广泛的负极材料。根据转化为石墨的容易程度,可以将非石墨电极分为硬碳和软碳。虽然没有经过除铁的软碳与电解液相性很好,但首次充放电不可逆容量高,输出电压较低,所以一般不直接做负极材料。从负极产品结构来看,人造石墨除铁产品占比进一步提升,市场占比达到84%。
在锂离子电池的电极材料除铁提纯的制备中,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。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PTMS强磁磁选机除铁后电极材料能够反复地嵌入和脱出Li+,因此电极材料除铁提纯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、除铁系统、水洗系统(仅高镍)、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。以年产5万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36%。PTMS强磁磁选机对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, 三元材料其次。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。
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