【JFD專欄】高比表麵積和窄粒徑分布NMC的生產
用於HEV和PHEV的(de)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)要(yao)兼(jian)顧(gu)功(gong)率(lv)和(he)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的(de)需(xu)求(qiu)，動(dong)力(li)型(xing)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求(qiu)跟(gen)普(pu)通(tong)用(yong)於(yu)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)是(shi)不(bu)一(yi)樣(yang)的(de)。滿(man)足(zu)高(gao)倍(bei)率(lv)的(de)需(xu)求(qiu)就(jiu)必(bi)須(xu)提(ti)高(gao)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)而(er)增(zeng)大(da)反(fan)應(ying)活(huo)性(xing)麵(mian)積(ji)，這(zhe)跟(gen)普(pu)通(tong)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求(qiu)是(shi)相(xiang)反(fan)的(de)。三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)是(shi)由(you)前(qian)驅(qu)體(ti)的(de)BET所決定的，那麼如何在保持前驅體球形度和一定振實密度的前提下，盡可能的提高前驅體的BET，就成了動力型三元材料要攻克的技術難題。
樂清市人禾電子有限公司(RHI Electric Co.,Ltd)專注於軟質PVC浸塑保護套、連接裝置配件和新能源電池連接配件的生產和研發。
一般來說，提高前驅體BET需xu要yao調tiao整zheng絡luo合he劑ji濃nong度du，並bing且qie改gai變bian反fan應ying器qi的de一yi些xie參can數shu比bi如ru轉zhuan速su溫wen度du流liu速su等deng等deng，這zhe些xie工gong藝yi參can數shu需xu要yao綜zong合he優you化hua，才cai能neng不bu至zhi於yu較jiao大da程cheng度du犧xi牲sheng前qian驅qu體ti的de球qiu形xing度du和he振zhen實shi密mi度du，而er影ying響xiang電dian池chi的de能neng量liang密mi度du。采cai用yong碳tan酸suan鹽yan共gong沉chen澱dian工gong藝yi是shi提ti高gao前qian驅qu體tiBET的(de)一(yi)個(ge)有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)，正(zheng)如(ru)筆(bi)者(zhe)前(qian)麵(mian)提(ti)到(dao)的(de)碳(tan)酸(suan)鹽(yan)工(gong)藝(yi)目(mu)前(qian)還(hai)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)技(ji)術(shu)難(nan)題(ti)，但(dan)筆(bi)者(zhe)個(ge)人(ren)認(ren)為(wei)，碳(tan)酸(suan)鹽(yan)共(gong)沉(chen)澱(dian)工(gong)藝(yi)或(huo)許(xu)可(ke)以(yi)在(zai)生(sheng)產(chan)高(gao)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)方(fang)麵(mian)發(fa)揮(hui)用(yong)武(wu)之(zhi)地(di)，因(yin)此(ci)這(zhe)個(ge)工(gong)藝(yi)值(zhi)得(de)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。
動力電池的一個最基本要求就是長循環壽命，目前要求與整車至少的一半壽命相匹配(8-10年)，100%DOD循環要達到5000次以上。就目前而言，三元材料的循環壽命還不能達到這個目標，目前國際上報道的三元材料最好的循環記錄是Samsung SDI製作的NMC532的三元電芯，在常溫下0.5C的循環壽命接近3000次。
但筆者個人認為，三元材料的循環壽命還有進一步提高的潛力。除了筆者前麵提到的雜原子摻雜、表biao麵mian包bao覆fu等deng因yin素su以yi外wai，控kong製zhi產chan品pin的de粒li徑jing分fen布bu也ye是shi一yi個ge很hen重zhong要yao的de途tu徑jing，對dui動dong力li電dian池chi來lai說shuo這zhe點dian尤you為wei重zhong要yao。我wo們men知zhi道dao，通tong常chang生sheng產chan的de三san元yuan材cai料liao的de粒li徑jing分fen布bu較jiao寬kuan，一yi般ban在zai1.2-1.8之間。如此寬的粒徑分布，必然會造成大顆粒和小顆粒中Li和過渡金屬含量的不同。
精細的元素分析結果表明，小顆粒中的Li和鎳含量高於平均值(Li和鎳過量)而大顆粒的Li和鎳含量低於平均值(Li和鎳不足)。那(na)麼(me)在(zai)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由(you)於(yu)極(ji)化(hua)的(de)原(yuan)因(yin)，小(xiao)顆(ke)粒(li)總(zong)是(shi)過(guo)度(du)脫(tuo)鋰(li)而(er)結(jie)構(gou)被(bei)破(po)壞(huai)，並(bing)且(qie)在(zai)充(chong)電(dian)態(tai)高(gao)鎳(nie)小(xiao)顆(ke)粒(li)與(yu)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)副(fu)反(fan)應(ying)更(geng)加(jia)劇(ju)烈(lie)，高(gao)溫(wen)下(xia)將(jiang)更(geng)加(jia)明(ming)顯(xian)，這(zhe)些(xie)都(dou)導(dao)致(zhi)小(xiao)顆(ke)粒(li)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)較(jiao)快(kuai)衰(shuai)減(jian)，而(er)大(da)顆(ke)粒(li)的(de)情(qing)況(kuang)正(zheng)好(hao)相(xiang)反(fan)。
也就是說，材料整體的循環性能實際上是由小顆粒所決定的，這也是製約三元材料循環性進一步提升的重要因素。這個問題在3C小電池中是無法體現出來的，因為其循環性隻要求達到500而已，但是對於循環壽命要求達到5000次的動力電池而言，這個問題將是非常重要的。
進一步提升三元材料的循環性，就必須生產粒徑大小均勻一致(粒徑分布小於0.8)的三元材料，從而盡可能的避免小顆粒和大顆粒的存在，這就給工業化生產帶來了很大的挑戰。NMC的粒徑分布完全取決於前驅體，這裏我們再一次看到了前驅體生產對三元材料的重要意義。
對於氫氧化物共沉澱工藝，使用普通的反應器是不可能生產出粒徑分布小於1.0的(de)前(qian)驅(qu)體(ti)顆(ke)粒(li)的(de)，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)特(te)殊(shu)設(she)計(ji)的(de)反(fan)應(ying)器(qi)或(huo)者(zhe)物(wu)理(li)分(fen)級(ji)技(ji)術(shu)，進(jin)一(yi)步(bu)減(jian)小(xiao)前(qian)驅(qu)體(ti)的(de)粒(li)徑(jing)分(fen)布(bu)。采(cai)用(yong)分(fen)級(ji)機(ji)將(jiang)小(xiao)顆(ke)粒(li)和(he)大(da)顆(ke)粒(li)分(fen)離(li)以(yi)後(hou)前(qian)驅(qu)體(ti)的(de)粒(li)徑(jing)分(fen)布(bu)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)0.8。
因(yin)為(wei)去(qu)除(chu)了(le)小(xiao)顆(ke)粒(li)和(he)大(da)顆(ke)粒(li)，前(qian)驅(qu)體(ti)的(de)產(chan)率(lv)降(jiang)低(di)了(le)，這(zhe)實(shi)際(ji)上(shang)較(jiao)大(da)地(di)增(zeng)加(jia)前(qian)驅(qu)體(ti)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)。為(wei)了(le)達(da)到(dao)原(yuan)材(cai)料(liao)的(de)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)而(er)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)，廠(chang)家(jia)必(bi)須(xu)建(jian)立(li)前(qian)驅(qu)體(ti)回(hui)收(shou)再(zai)處(chu)理(li)生(sheng)產(chan)線(xian)，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)廠(chang)家(jia)綜(zong)合(he)權(quan)衡(heng)利(li)弊(bi)，選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)。
zhailijingfenbudesanyuancailiaozaishijiyingyongzhong，jipiantubudeyizhixingmingxiantigao，chulezengjiadianxinxunhuanshoumingyiwai，haikeyijiangdidianchidejihuaergaishanbeilvxingneng。guoneisanyuanchangjiayouyujishushuipingdexianzhi，muqianhaimeiyourenshidaozhegewentidezhongyaoxing。bizhegerenrenwei，zhailijingfenbujianghuichengweidonglixingsanyuancailiaodeyigezhongyaojishuzhibiao，xiwangzhegewentinenggouyinqiguoneichangjiadegaoduzhongshi。