镍钴锰三元正极材料介绍
镍钴锰三元正极材料是由镍、钴、锰3种过渡金属元素组成的前驱体,与锂源(如碳酸锂、氢氧化锂等)在高温下烧结而成。
三元正极材料的制备中原料中常见的锂源有碳酸锂(Li2CO3)、一水氢氧化锂(LiOH·H2O)、硝酸锂(LiNO3)等。硝酸锂因使用中会产生有害气体,一般不被选择作为锂源。
氢氧化锂为锂源时,只需低温烧结就可以得到性能优异的材料;而以碳酸锂为锂源时,烧结温度要达到900℃以上,才能得到性能稳定的材料。
生产三元正极材料一般用的是碳酸锂,因其含量稳定且腐蚀性弱。
普通的三元正极材料更倾向于用碳酸锂作为锂源,而高镍三元正极材料却更适合用氢氧化锂。这是因为高镍三元材料要求烧结温度不宜过高,否则影响倍率性能。制备高镍三元材料要求烧结温度适中,NCM811需要烧结温度至少控制在800℃以下、NCM90505需要控制在740℃左右。
目前三元材料主要有NCM111,NCM333,NCM523,NCM622,NCM811,NCA等,NCM811的能量密度可达到190mAh/g,相较于当前市场主流三元NCM523,能量密度提升18%左右,相较于NCM622,能量密度提升近12%。
NCM811的售价高于NCM523,主要原因一是高镍材料生产环境要求较高,需要纯氧烧结,单吨耗氧量在4吨以上,氧气成本占比居高;NCM523煅烧只需要空气气氛;二是高镍三元正极耗电量高于普通正极材料,三是由设备要求造成的能耗成本过高等,由此造成加工费偏高。
NCM811烧结特点:
温度控制:三元锂电池正极材料NCM811烧结过程中的温度应该控制在适当的范围内,通常在800℃至1000℃之间。温度过高可能导致材料烧结不完全或者过度烧结,影响材料的性能。
气氛控制:NCM811烧结过程中还需要控制气氛,使用纯氧烧结。
烧结时间:烧结时间应根据具体材料和工艺要求进行控制,通常在几小时至十几小时之间。过短的烧结时间可能导致材料烧结不完全,而过长的烧结时间则可能导致材料过度烧结。