NCA材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究現(xiàn)狀

　　01

　　NCA前驅(qū)體生產(chǎn)工藝路線

　　目前國內(nèi)外主要NCA生產(chǎn)企業(yè)通常采用的技術(shù)路線有如下3種：

　　上述3種工藝中，第1和第3種方案Al元素在后續(xù)燒結(jié)或包覆工藝中加入，此法Al元素分布不均勻，表層Al含量偏高，形成惰性層，降低最終產(chǎn)品容量，同時(shí)工藝復(fù)雜，增加生產(chǎn)成本。第2種方案Al元素可以均勻分布，產(chǎn)品性能更加優(yōu)異，生產(chǎn)流程簡單、成本低，但前驅(qū)體的制備技術(shù)難度更大。

　　目前最主流的技術(shù)路線是Ni1-x-yCoxAly(OH)2制備工藝路線，如日本住友、日本戶田，已進(jìn)入量產(chǎn)階段。該方法一般以硫酸鹽為原料，通過氫氧化鈉和絡(luò)合劑制成Ni、Co、Al共沉淀的前驅(qū)體Ni1-x-yCoxAly(OH)2，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥等手段制成產(chǎn)品。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)成本低、流程簡單、更適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

　　02

　　NCA燒結(jié)工藝路線

　　NCA的原料鋰源通常采用氫氧化鋰，由于NCA燒結(jié)溫度不能太高，一般不超過800℃，采用碳酸鋰為原料時(shí)，碳酸鋰熱分解不完全，造成NCA表面殘留碳酸鋰太多，使NCA表面堿性太強(qiáng)，對濕度敏感性增強(qiáng)；同時(shí)氫氧化鋰的熔點(diǎn)比碳酸鋰更低，對NCA的低溫燒結(jié)更有利。但由于氫氧化鋰揮發(fā)性較強(qiáng)，刺激氣味較大，所以要求通風(fēng)良好的生產(chǎn)環(huán)境。NCA的燒結(jié)氣氛需要在純氧氣氣氛下，才能保證Ni2+氧化成Ni3+。同時(shí)由于Ni3+的熱力學(xué)的不穩(wěn)定性，NCA的燒結(jié)溫度不能太低也不能太高，目前NCA的最佳燒結(jié)溫度在700～800℃。

　　03

　　NCA材料改性技術(shù)研究現(xiàn)狀

　　隨著多元材料中Ni%含量的提高，材料比容量提高的同時(shí)，帶了較多的技術(shù)難題：循環(huán)性能尤其是高溫循環(huán)性能問題、倍率問題、安全性問題、堿性雜質(zhì)含量及由此導(dǎo)致的吸水性強(qiáng)（水分偏高）問題。針對這些問題，近年來，研發(fā)人員采用了多種陰、陽離子或多元體相摻雜，來穩(wěn)定高鎳材料的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提升循環(huán)及存儲(chǔ)性能的效果。此外，包覆也是一種防止電解液對正極材料腐蝕，提升材料循環(huán)及存儲(chǔ)穩(wěn)定性的有效方法。但這些方法都無法解決高鎳材料堿性雜質(zhì)殘留的問題，這是高鎳材料產(chǎn)業(yè)化并大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。