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燒成氣氛 增加氧分壓的方法

2017-06-23 15:390小王子鋰電世界
    燒成氣氛一般分為氧化、還原、中和三種。從化學反應式(1)和化學反應式(2)可以看出,三元材料的煅燒過程是氧化反應,需要消耗氧氣。在擴散控制的三元材料的煅燒中,氣氛的影響與擴散控制因素有關,與氣孔內氣體的擴散和溶解能力有關,三元材料煅燒過程中,是由陽離子擴散速率控制的,因此,在氧化氣氛中煅燒,表面會聚集大量的氧氣,使陽離子空位增加,有利于陽離子擴散的加速和促進煅燒,所以,三元材料的煅燒過程中要確保有足夠多的氧分壓。

    增加氧分壓的方法有:①增加進氣量和增加排氣量,稀釋反應產生的氣體濃度;②減少煅燒量從而減少龐氣的量;③純氧氣煅燒。綜合生產成本來考慮,在提高產能的同時,廠家一般會選擇增加進氣量和排氣量的方法來增加氧氣分壓。

    使用碳酸鋰為鋰源時,煅燒反應過程中會有二氧化碳和水蒸氣產生;使用單水氫氧化鋰為鋰源時,則只產生水蒸氣。按照化學反應方程式(1)和式(2)可以計算出反應過程中的理論耗氧量和產氣量。以NCM523為例,計算煅燒出lkg NCM523所需要的氧氣和產生的氣體量見表。


煅燒出lkg NCM523的耗氧量和排氣量



    從表中可以看出,鋰源為碳酸鋰時,每公斤成品的產物為5.2mol的CO2和10.4mol的水蒸氣,鋰源為氫氧化鋰,每公斤成品的產物為26mol的水蒸氣。不同的鋰源消耗的氧氣相同。按照氣體體積公式,在標準態(tài)下,每摩爾氣體的體積是22.4L。將理論耗氧量和廢氣產生量計算成標準態(tài)下的體積,5.2mol二氧化碳體積為116.5L,10.4mol水蒸氣體積為233L,26mol水蒸氣體積為582L,2.6mol的氧氣體積為58L,對應空氣為278L。煅燒過程中的產氣體積大于耗氣體積,所以在煅燒過程中既要保證產生的廢氣及時排出,也要保證有足夠的氧氣供應。若廢氣排出不及時或氧氣短缺,會造成煅燒爐的爐膛內氧分壓不斷降低,反應平衡向左移動,導致反應速度的減慢,不利于晶粒的生成以及長大。最終會導致反應不完全,髟響材料性能。

    將前驅體和鋰源混合均勻后做DSC分析,可以找到煅燒過程中開始產生氣體的溫度和消耗氧氣的溫度,在這些特定的溫度區(qū)間,應補充足夠的氧氣,及時排出廢氣,保證反應正常進行。


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煅燒時間 三元材料燒失率
在一定范圍內,煅燒時間對材料容量、比表面積、振實密度、pH的影響不太明顯,但對材料表面鋰殘留量和產品單晶顆粒大小影響較大。

0評論2017-06-23420

鋰化工藝 前驅體和鋰源主含量的影響因素
三元材料煅燒的反應式如式(1)或式(2)所示,其中式(1)的鋰源為碳酸鋰,式(2)的鋰溧為單水氫氧化鋰。

0評論2017-06-23456

鋰源:三元材料碳酸鋰
常見的鋰源有碳酸鋰(Li2CO3)、一水氫氧化鋰(LiOH·H2O)、硝酸鋰(LiNO3)等。硝酸鋰因使用中會產生有害氣體,一般不被選中作為鋰源。三元材料制備過程中常用的鋰源是碳酸鋰,其次是一水氫氧化鋰。雖然從反應活性和反應溫度上來看,一水氫氧化鋰優(yōu)于碳酸鋰,但是由于一水氫氧化鋰的鋰含量波動比碳酸鋰大,且氫氧化鋰腐蝕性強于碳酸鋰,若無特殊情況,三元材料生產廠家都傾向于使用含量穩(wěn)定且腐蝕性弱的碳酸鋰。

0評論2017-06-23713

成品制備工藝和過程檢驗
將前驅體與鋰源按一定比例在混料機中混合均勻,然后放入匣缽中進入窯爐,在一定的溫度、時間、氣氛下進行預煅燒、煅燒處理,冷卻后的物料進行破碎、粉碎、分級,得到一定粒度的物料,將其批混干燥,即得到三元材料成品。

0評論2017-06-23358