| 成果名稱： | 高性能動力電池鎳鈷錳三元前驅體的合成技術及產業化 |
| 登記日期： | 2020-07-20 |
| 完成單位： | 廣東佳納能源科技有限公司 |
| 完成人員： | 吳理覺,張晨,文定強,汪華,鄭江峰,秦汝勇,黃亞祥,陳珍華,冉建軍,張穎 |
| 研究起止日期： | 2017-01-01至2019-12-31 |
| 主要應用行業： | 制造業 |
| 高新技術領域： | 新材料 |
| 評價單位： | 廣東國評科技成果評價有限公司 |
| 評價日期： | 2020-07-15 |
| 成果簡介： | 一、課題來源與背景 國內外鎳鈷錳三元正極材料制造廠家所生產的材料多為二次球形顆粒。隨著鋰電池循環次數的增加，二次球中的一次顆粒有著不同的晶面取向和滑移面，晶粒間晶格膨脹和收縮的各向異性，導致其在循環后期可能會出現二次顆粒的破碎，發生嚴重的容量衰減，循環性能急劇下降。而三元前驅體是三元正極材料高度定制化的標準品，開發出一種高性能動力電池正極材料前驅體是解決鋰電池性能發揮差、安全性不足等問題的重要法寶。 二、技術原理及性能指標 （一）技術原理 1、選擇鎳鈷錳液為原料，配制成金屬混合鹽溶液，采用獨特的雙銨鹽絡合絡合體系反應底液，為均相共沉淀過程提供穩定的基礎，過程為無氧氛圍，反應過程鎳鈷錳硫酸鹽溶液、氨水、液堿等以并流的方式加入反應釜進行連續沉淀反應；溫度控制在20～60℃；pH控制為10.5-12.5；轉速采用100～500r/min；整個反應在N2保護下進行； 2、第一次釜滿D50粒徑控在1～2μm，當反應釜滿后直接由溢流管向準備好的陳化釜溢流，10～20h反應釜中顆粒尺寸長至3.5-4.0μm，立即停止進料； 3、然后將反應釜漿料與陳化釜漿料混合均勻，攪拌30min，經離心機洗滌，甩干后，加入烘箱在150℃下烘干，200目過篩包裝，即可制備出3～4μm的小粒徑三元前驅體，其形貌球形或類球形顆粒，外觀均勻無結塊粉末。 （二）性能指標 1、前驅體的粒徑大小為3-4μm、球形度好、粒徑分布＜1.0、振實密度大于1.6 g/cm3； 2、小粒徑高鎳三元前驅體制備的正極材料，滿足以下條件：0.2C首次放電容量≥210 mAh/g（2.8-4.3V）；首次效率≥86 %；1C首次容量不低于180mAh/g；循環2000圈后容量保持率高于80%（全電池測試數據）；10C放電比容量≥160 mAh/g。 三、技術的創造性與先進性 鎳鈷錳三元素濕法原子級組裝技術，采用雙銨鹽體系反應底液，可實現鎳鈷錳三元素濕法原子級混合，雙銨鹽體系形成的緩沖，可精確控制前驅體顆粒一次晶粒的形核與生長，實現對前驅體結構的優化與調控，提高產品性能。 晶體內部缺陷控制技術，通過共沉淀反應過程的設備參數和工藝參數配合，可精準控制前驅體一次顆粒堆積形態及晶面優先生長方向，提供了一種三元材料粒徑分布可控，材料表面殘堿含量低，晶體結構性好，材料循環性能的連續進料工藝。 兩段低成本高效率連續合成技術，通過精準控制前驅體顆粒粒度生長速率，三元前驅體顆?？啥ㄏ騽蛩偕L，所得產品球形度較好，振實密度高，綠色節能，產品低雜質含量，前驅體產品的一致性和批次穩定性好。 四、技術的成熟程度、適用范圍和安全性 本技術開發出了一種晶體結構完整、球形度好、振實密度高、流動性好、粒徑分布窄、循環性能好的高性能動力型單晶三元前驅體。 開發出低成本、可連續化生產、批次穩定好、節能環保，且高效率的高性能動力型三元正極材料前驅體制備工藝。 開出發的三元正極材料前驅體可進一步通過摻雜和包覆去改善動力型正極材料體相結構穩定性和界面化學穩定性，在鋰電池發揮出優異的倍率性能的同時，提高其容量和循環穩定性。 通過“高性能動力電池鎳鈷錳三元前驅體的合成技術及產業化”項目的研究及應用，制備的三元前驅體適合于工業化生產，在新能源汽車領域有著廣闊的應用前景，公司將建成2000噸/年的動力型單晶小粒徑三元正極材料前驅體和10000噸鎳鈷錳三元前驅體生產線，該技術的應用，產品動力性能良好，生產工藝優化，大大減少能耗，節約用電，采用自動化生產減少人工操作，提高產品生產安全性。 五、應用情況及存在問題 新能源汽車是現代汽車行業發展的重點，作為電動汽車的基礎、核心部件，動力電池技術的發展決定著電動汽車的未來，基于本項目推出的高性能動力型單晶三元正極材料前驅體材料材料產品，可推動下游高鎳單晶正極材料的生產，乃至高性能動力電池，隨著相關的技術逐漸進入市場化應用階段，將顯著提升國產動力電池核心競爭力。終將滿足新能源汽車對于鋰電池快速充放、高溫儲能性能好、長壽命、高電壓的需求，進一步提升產品和企業國際競爭力，培育外貿競爭新優勢，擴大市場份額，提升市場層次，為高品質鋰離子電池的低成本綠色制造，筑好堡壘、打好基礎。 項目竣工后，將建成2000噸/年的動力型單晶小粒徑三元正極材料前驅體和10000噸鎳鈷錳三元前驅體生產線，預計每年實現新增銷售收入72000萬元、凈利潤5760萬元、上繳稅金3600萬元。本項目達產后，針對同型號產品在品質優異的情況下，盡享技術紅利，比同行廠商產品毛利率將高出近5個百分點。本項目建成后預計可提供30個就業崗位。本項目實施過程中，吸收專業技術人才3人，培養技術骨干或研究生15人，增加就業50人，預計輻射帶動鋰電池行業發展新增產值10億元。 該技術應用存在對原料溶液濃度、PH值要求嚴格的問題。 六、歷年獲獎情況 本項目課題共申請6項發明專利，并獲得4項授權發明專利；發表論文6篇；參與制修訂國家標準2項、國內行業標準12項。 |