锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。锂电池正极材料具有广阔的市场,前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈,尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。在锂电池正极材料领域,任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展,我们应加强对PTMS电磁除铁器除铁正极材料关键技术的研发攻关,取得国际领先地位,增强核心竞争力,在国际竞争中取得优势。锂电池正极三元材料中的铁是必须除去的,除铁纯度要求很高,但最好是在生产过程中不混入铁,这就需要对设备采用KN17高分子陶瓷聚合物制作防护涂层,加入KN17高分子陶瓷聚合物后彻底的将锂电池材料与金属隔离,如镍、铜等是不能采用磁选除铁的,所以更好的办法是隔离。
目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。之前,锂电正极材料以钴酸锂为主,生产企业主要集中在日本。当时便携式电子产品市场的蓬勃发展,锂电正极材料行业发展比较迅速,行业利润水平较高,处于垄断利润状态。以后,由于中国和韩国锂电正极材料生产企业逐渐兴起,上、下游产业链逐步成熟,行业利润水平有所降低,并逐步进入相对稳定的状态。作为实现商业化应用的PTMS电磁除铁器除铁的锂离子电池正极材料,其理论容量为274mAh/g,但其实际比容量只有理论比容量的50%-60%,工作电压约为3.6V,放电平稳、循环性能好,是目前应用最广泛的锂离子二次电池正极材料,并广泛应用在小型低功率便携式电子产品上。
三元正极材料的主要原料为前驱体与锂源,混合方法主要分为湿法混合与干法混合。工业上普遍采用干法混合。高镍材料所使用的锂源为电池级单水氢氧化锂。在混料过程中,高镍三元材料要求PTMS电磁除铁器混合更加均匀,对于湿度的控制更为严格。由于高镍三元正极材料需要锂源在前驱体中分散极好,为了防止材料在烧结过程中的自发团聚,每钵装料不能过多,装料量仅为普通三元材料的1/6。PTMS电磁除铁器工艺是高镍三元材料中最为重要的工艺,通常需要经过预烧和多次烧结。一般来说,镍含量越高,烧结温度越低。高镍三元材料实际烧结温度在750~800℃之间,烧结过程中需要使用纯氧辅助,富氧条件下反复多次烧结,煅烧时间普遍较长,一般为20~25h,因此其成本远高于普通三元材料。
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