中國粉體網訊 三元前驅體作為三元材料制備的原料,很大程度上決定了三元材料的性能。前驅體的結晶程度、球形度、顆粒大小以及分布、振實密度等指標的差異,都會嚴重影響三元正極材料的電化學性能。
目前國內外主流的鎳鈷錳三元材料前驅體生產采用的是氫氧化物共沉淀工藝,即將鎳、鈷、錳混合溶液,沉淀劑,絡合劑等并流加入反應釜中,在一定條件下即可合成三元前驅體(鎳鈷錳氫氧化物),所得產物經洗滌、烘干、篩分、除磁、包裝等工序便可得到合格的產品。每一道工序都可能對三元前驅體的最終成品產生一定的影響,比如干燥方式。干燥方式對三元前驅體的形貌、振實密度、比表面積和粒徑分布等有一定的影響。
三元前驅體材料干燥要求
三元前驅體材料干燥要求:物料松散,但流動性不差;能源消耗低,物料受熱均勻,操作環境好,一次性達到指標要求;產品對鐵離子含量要求較苛刻(一般要求低于30ppb)。
主流三元前驅體干燥設備
在三元材料前驅體生產中,干燥這一工序決定了前驅體成品的水分含量,并且對晶體結構有一定的影響,是一個重要工序,干燥設備能否正確選擇直接關系到產品的質量、操作環境和生產成本。目前常用的前驅體干燥設備有熱風循環烘箱、盤式干燥機、閃蒸干燥機、回轉滾筒干燥機等。
熱風循環烘箱
熱風循環烘箱是一種較傳統的干燥設備。該烘箱通過風機產生循環流動的熱風,吹到濕物料的表面實現加熱,以此達到干燥目的。
有研究表明熱風循環烘箱干燥處理的產品在球形度、表面規整度、產品一致性和細粉量等產品質量指標在一定程度上優于盤式干燥器和回轉窯干燥器處理的產品。考慮到烘箱雖然適用性廣,但干燥時間長,熱效率低于其他兩種干燥方式,且自動化程度低,適用于中小批量生產。
盤式干燥機
其原理是將熱源通入各層中空的干燥盤內,以熱傳導的方式加熱干燥盤上的濕物料,干燥盤靜止不動,在轉動耙葉的作用下,濕物料不斷移動翻滾干燥,水蒸汽隨設備風機排出,合格的干燥成品從設備底部連續排出。
盤式干燥機調控容易、適用性強、熱效率較高且產品質量也較穩定,可使用大批量、連續化生產。
閃蒸干燥機
閃蒸干燥機是一種底部帶有旋轉粉碎裝置的豎式流化床干燥設備,能同時完成物料的粉碎、干燥、分級等操作,主要用于膏糊狀、濾餅狀、泥漿狀物料的干燥。
閃蒸干燥機物料干燥過程分散性好,不易團聚,適用于粒度小、水分含量高的前驅體濾餅的干燥。
回轉滾筒干燥機
回轉滾筒干燥機的主體是略帶傾斜并能回轉的圓筒體,濕物料從干燥機高端投入后,在內筒均布的抄板器翻動下,物料在干燥器內均勻分布與分散,并與熱空氣和內壁充分接觸,實現干燥,物料在帶有傾斜度的抄板和重力作用下,運動至干燥機低端排出成品。
回轉窯干燥器自動化程度高、熱交換面大,可大批量生產,但對進樣水分和頻率有一定要求,需要綜合考慮前端過濾洗滌設備的配置。
4種干燥設備優缺點比較
實際生產中需要根據環境、能耗、成本、產品要求等條件選擇合適的三元前驅體干燥設備。
參考來源:
宋順林.三元材料及其前驅體產業化關鍵設備的應用
林健.干燥方式對Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元正極材料前驅體的影響
(中國粉體網編輯整理/墨玉)
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