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突破更多燒結(jié)應(yīng)用場景

預(yù)燒溫度對鈷酸鋰制備性能的影響

發(fā)布時間：2019.12.13

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摘要：本文選取四氧化三鈷、碳酸鋰作為原料，通過固相合成法生成鈷酸鋰，探究不同預(yù)燒溫度下正極材料物化性能及其電性能。將原料分別在780 ℃、850 ℃ 、920 ℃溫度下預(yù)燒，并在920 ℃進行二燒。其中，780 ℃預(yù)燒后產(chǎn)物較為松散，無需粉碎可直接進行二燒，通過減少粉碎工序、降低反應(yīng)溫度可使每噸產(chǎn)品減少700 Kwh左右的電耗。
LiCoO2材料雖然具有價格昂貴、存在安全隱患等不足之處，但由于其具有較高的比容量、合成工藝簡單等優(yōu)點依然是鋰離子電池重要的正極活性材料。現(xiàn)階段，我國所生產(chǎn)的鈷酸鋰正極材料使用的工藝是二次高溫固相燒結(jié)工藝，燒結(jié)溫度控制在900 ℃左右,通過高溫一次燒結(jié)后的產(chǎn)物具有較大的硬度,需通過粉碎處理方可開展二次燒結(jié)[1]?；诖?，本文從鈷酸鋰燒結(jié)溫度入手，分析不同預(yù)燒溫度狀態(tài)下對鈷酸鋰性能的影響，以期為類似研究提供一定的參考。
1 試驗原料本研究運用的四氧化三鈷及碳酸鋰原料均為商業(yè)化的產(chǎn)品，四氧化三鈷、碳酸鋰的分析檢測結(jié)果見表2 方法2.1 試驗設(shè)備與工藝流程本次試驗使用的設(shè)備均為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，包含AF05氣流分級機、24 m推板窯、2 m3混料機、氣流破碎機等。常見鈷酸鋰生產(chǎn)的工藝流程。在 850 ℃以及 920 ℃條件下，預(yù)燒料由于具有較大的硬度，且溫度越高，其硬度越大，因此在二次燒結(jié)前必須經(jīng)粉碎處理。而在780 ℃條件下進行預(yù)燒后獲得的預(yù)燒料較為松散，可直接進行二燒，工藝流程中省去了相應(yīng)的粉碎過程。如果在這種情況下得到的產(chǎn)品性能能夠得到滿足，會簡化工藝流程、降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

2.2 檢測方法材料粒度運用HORIBA LA-300型激光粒度分析儀完成測試，材料各元素含量通過PE Optima7200ICP 分析儀進行測試。電性能在CT3008W-5V 3A電池測試儀上進行。材料評測采用鋁殼053048電池，其正極片制作過程：將鈷酸鋰（LCO）、導(dǎo)電劑（SP）及膠聚偏氟乙烯（PVDF）按照LCO:SP:PVDF=94:3:3的比例與NMP進行攪拌混合，混合好的漿料涂在鋁箔上，烘干，碾壓、裁片。負(fù)極利用 818 天然石墨，負(fù)極片制作過程如下：將石墨（G）、導(dǎo)電劑（SP）、增稠劑（CMC）、膠（SBR）按照G:SP:CMC:SBR=95:2.5:1:1.5的比例與去離子水進行攪拌混合，混合好的漿料涂在銅箔上，烘干，碾壓、裁片。將制備好的極片與隔膜一起做成電芯，烘烤，注液、化成，電解液采用新宙邦LBC-322-01?；山Y(jié)束后電池進行測容，容量基于1C下電流，充放電區(qū)間控制在2.75-4.2 V之間。