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隨著新建產能的陸續完工投產,近年來,以三元鋰材料為正極的動力電池已經大范圍取代了過去以磷酸鐵鋰為正極的動力電池。
三元材料生產的三大主要環節是混料磨料、高溫燒結、粉碎分解,每個環節的控制以及設備的性能都會對最終產品產生直接或間接的影響。其中分級、篩選和包裝是三元材料的最后環節。
三元材料粒度分布會影響材料的比表面積、壓實密度、極片加工性能及電池的電性能。而粉碎設備只能控制材料的粒徑,卻不能控制材料的粒度分布,若要控制材料的粒度分布,就要用到分級設備。三元材料的分級一般在氣流粉碎機之后加上氣流分級裝置,直接對粉碎后的產品進行分級。
根據三元材料的粒度分布要求,可選擇不同的氣流分級機和分級工藝。
分級前后產品SEM圖和粒度圖對比
從粒度分布圖中可以看出,分級后產品的粒度分布比分級前產品的粒度分布窄了很多,從粒度分布圖中可以看出,一些粒徑很小的顆粒已經被分離出去了。
為了避免材料中含有異物或粗大顆粒,還需對三元材料進行篩分。三元材料的Dmax至少小于50µm,但有時會出現Dmax超標的情況。如圖所示。
三元材料中的大顆粒SEM圖
選擇合適目數的篩網可以控制材料的Dmax。從表中可以看出,三元材料需要選擇300目或400目的篩網。
數目與篩網對照表
常見的篩分機有固定格篩、圓筒篩、振動篩等,三元材料常用的篩分機是振動篩。振動篩是工業上使用最廣泛的篩子。
對于振動篩的整個工作而言,最主要的部件是篩網、電機和軸承。在三元材料的使用中,篩網的選擇很關鍵。因為三元材料的制程過程應避免帶入鐵雜質或者其他金屬,所以篩網的材質需要選擇非金屬材質,且要耐堿腐蝕。
三元材料包裝一般采用真空包裝或真空后再充入惰性氣體。
真空包裝機品種較多,通常分為機械擠壓式、插管式、室式輸送帶式、旋轉臺式和熱成型式等。