预烧温度对钴酸锂制备性能的影响
发布时间：2019.12.13
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摘 要：本文选取四氧化三钴、碳酸锂作为原料，通过固相合成法生成钴酸锂，探究不同预烧温度下正极材料物化性能及其电性能。将原料分别在780 ℃、850 ℃ 、920 ℃温度下预烧，并在920 ℃进行二烧。其中，780 ℃预烧后产物较为松散，无需粉碎可直接进行二烧，通过减少粉碎工序、降低反应温度可使每吨产品减少700 Kwh左右的电耗。
LiCoO2材料虽然具有价格昂贵、存在安全隐患等不足之处，但由于其具有较高的比容量、合成工艺简单等优点依然是锂离子电池重要的正极活性材料。现阶段，我国所生产的钴酸锂正极材料使用的工艺是二次高温固相烧结工艺，烧结温度控制在900 ℃左右,通过高温一次烧结后的产物具有较大的硬度,需通过粉碎处理方可开展二次烧结[1]。基于此，本文从钴酸锂烧结温度入手，分析不同预烧温度状态下对钴酸锂性能的影响，以期为类似研究提供一定的参考。
1 试验原料本研究运用的四氧化三钴及碳酸锂原料均为商业化的产品，四氧化三钴、碳酸锂的分析检测结果见表2 方法2.1 试验设备与工艺流程本次试验使用的设备均为工业生产设备，包含AF05气流分级机、24 m推板窑、2 m3混料机、气流破碎机等。常见钴酸锂生产的工艺流程。在 850 ℃以及 920 ℃条件下，预烧料由于具有较大的硬度，且温度越高，其硬度越大，因此在二次烧结前必须经粉碎处理。而在780 ℃条件下进行预烧后获得的预烧料较为松散，可直接进行二烧，工艺流程中省去了相应的粉碎过程。如果在这种情况下得到的产品性能能够得到满足，会简化工艺流程、降低能耗，提高生产效率。
2.2 检测方法材料粒度运用HORIBA LA-300型激光粒度分析仪完成测试，材料各元素含量通过PE Optima7200ICP 分析仪进行测试。电性能在CT3008W-5V 3A电池测试仪上进行。材料评测采用铝壳053048电池，其正极片制作过程：将钴酸锂（LCO）、导电剂（SP）及胶聚偏氟乙烯（PVDF）按照LCO:SP:PVDF=94:3:3的比例与NMP进行搅拌混合，混合好的浆料涂在铝箔上，烘干，碾压、裁片。负极利用 818 天然石墨，负极片制作过程如下：将石墨（G）、导电剂（SP）、增稠剂（CMC）、胶（SBR）按照G:SP:CMC:SBR=95:2.5:1:1.5的比例与去离子水进行搅拌混合，混合好的浆料涂在铜箔上，烘干，碾压、裁片。将制备好的极片与隔膜一起做成电芯，烘烤，注液、化成，电解液采用新宙邦LBC-322-01。化成结束后电池进行测容，容量基于1C下电流，充放电区间控制在2.75-4.2 V之间。
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