吉林亚融科技股份有限公司 吉林省磐石市红旗岭镇 132311
摘要：随着近年来我国经济的迅速发展，科学技术水平的不断提高，我国现已处在经济和信息时代当中，时代对于电池新材料的需求也在不断增加，而这也不断扩大中国电池新材料的市场。三元材料具有电压稳定性高、容量大、振实密度大、能量密度大的优势，而这也优势也使得三元材料在电池正极材料中所占的市场份额的不断扩大，并扩大了三元材料的应用范围。另外，为满足不同需要的客户要求就可以根据三元材料的特点及优势进行较为细致的市场细分，从而推动三元材料行业的稳定发展。
关键词：三元材料；前驱体产业化；设备应用
1、前言
近年来电池新材料的市场不断的在扩大，而在对电池材料的研究过程中可以发现，将三元材料作为电池材料，使得电池的电压稳定性好、容量大、能量密度加大、自放电少、延长了循环寿命、消耗量低同时对环境的污染也较小，因此三元材料的电池正在电动车、电动工具、手机、笔记本电脑等电子领域得到了广泛应用。
2、三元材料现状
三元复合正极材料的比容量高、循环性能好、热稳定性能较好同时生产成本较为低廉，因此成为较为常见的锂离子电池的正极材料，同时其应用量正在以每年18%的速度迅速增长，市场份额越来越多，使得传统的钴酸锂所占的市场份额收到一定影响，但是，如果想要使三元材料能更加符合信息时代电子产品的需要，想要在高端市场和动力型市场占有一席之地，就要对三元材料的缺陷有一个较为清晰而又准确的认识，并对如何提高三元材料的使用安全性探讨出切实可行的措施，进而有效提高三元材料及其前驱体产业化关键设备的应用效果[1]。
3、三元材料及其前驱体产业化关键设备的应用
3.1前驱体的关键设备
3.1.1反应釜
在前驱体产业化过程中，反应釜作为其的核心设备，反应釜的釜体大小、搅拌器大小、挡板数量和尺寸、是否有导流筒、增固装置、进料位置等结构上的种种因素都会对前驱体的密度、形貌、表面积、洁净程度和粒度大小产生影响。现阶段采用的生产三元材料前驱体的反应釜中有釜体、搅拌系统、进液管道、进气装置等结构，并在釜体内侧设置6块挡板，加快反映料液进入反应釜的速度，提高其分散能力，保证前驱体元素的分布，提高振实密度，保证技术效果。另外，合成三元材料前驱体的反应釜釜体内部设有导流筒，大大改善了反应釜内的搅拌工作以及釜内流体导向，使得料液的弥散速度快，保证球形度能符合相关标准，而且形状、粒度等技术指标均能达到相关标准[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.2过滤和洗涤设备
经过反应而得到的前驱体浆料要想实现固液分离势必要经过过滤和洗涤设备，通过洗涤液洗涤前驱体滤饼，将滤饼中残留的硫酸根、氯根、钠离子等元素去除掉，就现阶段来看，过滤洗涤一体化设备是绝大多数前驱体厂家采用的设备，而一体化设备主要包括压滤机、离心机、微孔过滤机和过滤洗涤“二合一”设备。其中压滤机是较为常用的一种过滤和洗涤设备。传统压滤机过度依靠人工操作，进料、压榨、气吹、卸料等环节都是人工完成，而这也大大加长了压滤周期，难以提高处理效率，同时还难以保证脱水及洗涤效果。但近年来，全自动压滤机得到了广泛应用，将自动化技术与整个压滤工程进行深度融合，在材质上用不锈钢或者是合成材料取代铁，在结构上扩大了滤室同时也增大了隔膜设计，另外，也大大提高了过滤压力，这就使得处理的工作量增加，缩短了压缩周期，提高了工作效率，使得过滤和洗涤效果满足了三元材料前驱体的生产[3]。
3.1.3干燥设备
在生产三元材料前驱体的过程中，干燥设备的工作质量对前驱体设备的水分含量起决定作用，同时还会大大影响晶体结构，因此，干燥设备的工作是整个生产及产业化工序中的一个重要环节，在选择干燥设备的过程中，要慎之又慎，因为干燥设备的选择与整个产品的使用质量、操作环境以及生产成本息息相关。现阶段在前驱体产业化过程中常使用的是热风循环烘箱、盘式干燥机、闪蒸干燥机、回转滚筒干燥机等[4]。
3.2三元材料的关键设备
在三元材料生产的过程中，混料机是生产的关键性设备，配混料主要是将实现根据化学计量比计算好的锂盐、前驱体、添加剂等材料放入混合设备进行混合。另外需注意在混合时的均匀性，混合的均匀与否会影响后续烧结过程中、添加剂的均匀性，从而对三元材料的结晶程度和残碱量产生直接影响，进而对三元材料的使用性能产生影响，而三元材料锂配比的稳定性和均匀性则是由配混料的工序决定的，另外，三元材料的稳定性与否是受原材料称量的准确性而决定的[5]。
4、三元材料及其前驱体产业化关键设备展望
近年来，随着信息技术的不断发展，传统的钴酸锂的市场地位不断下降，在未来很长一段时间里可能会出现钴酸锂和镍钴锰三元材料三足鼎立的局面，如果信息技术继续发展下去，由于三元材料具有能量密度高、充放电新能良好、循环性能优秀以及较好的安全性和稳定性的优点，其市场地位和市场份额势必会迅速增长，进入电池正极材料的时代。同时由于自2013年以来我国生产技术的不断攀升、科学技术水平的不断提高，锂离子电池的需求量长期呈现上升趋势，使得三元材料不断向着高能量密度方向发展，使其能为便携式小型电子设备提供更好的服务，同时其发展趋于高功率密度方向，从而提高电动自行车、电动汽车等电动设备的服务质量[6]。
5、结束语
随着我国经济的迅速发展，且信息技术与人们日常生活的各个方面的深度融合，使得人们对于电池新材料的需求也越来越高，另外，手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品及其他工具的出现也提高了对新型、高效、环保电池材料的需求量。三元材料的出现满足了各个领域对电池材料的需求，因此元材料及其前驱体产业化关键设备拥有较好的发展前景。但是，在电池使用过程中，其安全隐患也是不容忽视的，这也成为消费者和管理者密切关注的重点，其在生产过程中容不得半分大意，因为一旦由于疏忽而出现恶性事故就将会对整个行业造成不可挽回的影响。
参考文献
[1]邹邦坤，丁楚雄，陈春华.锂离子电池三元正极材料的研究进展[J].中国科学：化学，2014（7）：1104-1115.
[2]王伟东，仇卫华，丁倩倩. 锂离子电池三元材料：工艺技术及生产应用[M]. 化学工业出版社，2015.
[3]殷会刚，马静，李少龙，等.除铁技术在合成三元材料前躯体中的应用[J]. 科技创新导报，2015，12（9）：78-78.
[4]邹兴，赵勇迪，刘帅.前驱体制备方法对电池正极材料电性能的影响[J].中国锰业，2017，35（3）：118-121.
[5]朱广焱，刘雪省，潘磊，等.三元材料在锂离子动力电池上的应用[J].电源技术，2014，33（7）：547-551.
[6]蔡少伟.锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用[J].电源技术，2013，37（6）：1065-1068.
论文作者:张红明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：材料论文; 前驱论文; 设备论文; 正极论文; 电池论文; 密度论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;