[00120194]高循环动力型锰酸锂正极材料的研发与应用

无论从客户的需求,公司的发展、市场规模和经济效益、利润出发,还是从公司的品牌、管理、技术和形象等角度出发,甚至包括社会效益、创造就业机会或增加税收等,高循环动力型锰酸锂产品的研产意义都非常重大,所以立项生产高循环动力型锰酸锂产品是必须且又紧迫的。 本项目通过高温固相法合成锂离子电池正极材料：高循环动力型锰酸锂正极材料,本项目工艺改变了微量元素配比以及前混合处理工序,并新增一种掺杂元素,优化了干燥方法,同时大大加强了对有可能影响产品性能的各项异物的控制力度。艺过程采用配料、混合、烧结、分级、水洗、离心、干燥、后期处理的生产模式,主要技术特点有： 1)自行设计新型高效混合设备混合锰酸锂原料,节约成本,工艺简单易行,易于控制,混合效果好,效率高。 2)探索开发新型烧结工艺,提高烧结过程能量的利用率,缩短烧结时间,提高了生成效率;采用大型方舟作为烧结容器,提高处理量;得到大粒径高密度产品; 3)新增简单快捷的水洗除杂工艺,通过在物料中加入一定量的纯水,将物料中的杂质含量洗去,再通过离心干燥的方法去水,提高了材料的电化学性能和安全性能; 4)引进国外高端设备,增加异物杂质的防治力度,提高生产自动化程度,提高生产效率,保证了产品的质量。 本项目的技术成熟性和可靠性 本项目在我公司聘请的日本专家的指导下完成,因其具有深厚的专业技术知识和丰富的同行业工作经验,为本项目的顺利完成提供了强大的理论支持和技术保障。且本项目产品是在我公司原有产品的基础上进行工艺优化和改造而来,这就保证了生成过程的可控性和稳定性。 本项目主要创新点如下： （1）通过掺杂Mg、Al等元素和分段烧结提高了材料晶体结构的稳定性,降低了产品的比表面积,减少了Mn3+在60℃电解液中的溶解度,改善了产品的高温循环性能; （2）通过对原料和产品的双重分级及半成品的水洗除杂和二次烧结工艺的控制,实现了产品的粒度窄分布,提高了材料的电化学容量和加工性能。 虽然锰酸锂材料作为动力锂离子电池的一种优良正极材料,其优点也非常突出,但是其本身也有缺点限制了其在动力电池领域的大规模使用。目前锰酸锂电池应用在动力电池领域最大的问题是其高温性能不佳,在高温（40℃以上）的条件下使用,锰酸锂材料与电解液之间反应较为剧烈,使得锰酸锂晶体结构“坍塌”、变形,从而其循环寿命就大大的降低。目前解决方案主要是掺杂、降低比表面积等。我司开发的高循环动力型锰酸锂,通过掺杂技术、控制烧结工艺降低其比表面积,使其在45℃条件下循环1000次后,容量保持率在90%以上。为使锰酸锂在更高温的条件下使用,循环寿命更长,我司拟下一步采取的措施是通过对锰酸锂进行表面包覆处理,使其在60℃以上的高温下工作,循环1000次后,容量保持率达到95%以上。 另外,锰酸锂材料应用在动力电池领域,虽然其本身的材料性质有利于提高动力电池的安全性能。但是材料中的磁性（Fe）及非磁性（Cu、Zn）等单质态的杂质对电池的寿命、安全性都有很大的危害。因而在生产过程中,特别需要注意对这几种材质的防护。因而需要从工艺设计、设备布局、设备连接、设备型号的采购、员工素质的培养等方面努力,要严格防范磁性及非磁性异物混入材料中。 本项目产品经授权机构检测,符合企业标准要求;经深圳比亚迪、天津力神等电池企业用户的使用,符合用户要求。