龙鑫超高速离心喷雾干燥技术革新:赋能富锂锰基正极材料高效制备

随着锂离子电池行业的蓬勃发展,市场对高能量密度和高功率密度电池的需求愈发迫切,三元层状富锂锰基正极材料因其具有高比容量、低成本等显著优势,在『新能源』领域的应用前景广阔,其市场需求也呈现出日益增长的态势。然而,该材料在干燥过程中面临着诸多挑战,严重制约了其产业化进程。

富锂锰基正极材料喷雾干燥机

三元层状富锂锰基正极材料干燥现存问题剖析

(1) 微观结构稳定性难题

三元层状富锂锰基正极材料在干燥过程中,高温和快速干燥的环境极易引发材料微观结构的变化。例如,可能导致晶格结构发生轻微畸变或产生局部应力,这些变化会对材料的电化学性能产生负面影响,如造成电压衰减、循环性能下降等问题。这是因为材料的微观结构直接决定了其离子传输效率和结构稳定性,一旦结构受损,锂离子的脱嵌和嵌入过程就会受到阻碍,进而影响电池的整体性能。

(2) 粒度均匀性与形貌控制难题

传统干燥方法难以准确控制材料的粒度和形貌。若颗粒大小不均匀,会导致材料的堆积密度和流动性较差,在后续的电极涂布等工艺中,难以保证电极的质量和性能一致性。此外,颗粒容易团聚,不仅会减小比表面积,降低与电解液的接触面积,影响电池的充放电性能,还可能导致材料内部的锂离子扩散路径变长,进一步降低倍率性能。

(3) 成分均匀性难题

在干燥过程中,如果不能实现物料的充分混合和均匀分布,会导致干燥后产品的成分不均匀。对于三元层状富锂锰基正极材料而言,成分的不均匀性会使各元素的比例偏离理想状态,影响材料的电化学性能稳定性,甚至可能引发局部副反应,缩短电池的使用寿命。

(4) 工艺参数控制难题

干燥过程中的工艺参数如进料速度、喷雾速率、热空气温度和流量等,对干燥效果和产品质量有着至关重要的影响。传统干燥设备难以准确控制这些参数,一旦参数设置不当,可能会导致产品质量不稳定,如出现过干燥或干燥不充分的情况,影响材料的性能和一致性。

(5) 生产成本与效率难题

现有的干燥工艺往往存在生产效率低、能耗高的问题,同时还可能产生废水、废气等污染物,增加了生产成本和环境治理压力。此外,生产规模相对较小、设备选型不合理等因素,也限制了三元层状富锂锰基正极材料的大规模产业化生产。

龙鑫超高速离心喷雾干燥机的技术升级与创新

江苏龙鑫作为干燥技术领域的前沿企业,深刻洞察三元层状富锂锰基正极材料干燥过程中的痛点,组建了专业的技术团队,针对该材料的特性开展了深入的研究和技术升级,成功研发出适用于三元层状富锂锰基正极材料的超高速离心喷雾干燥机,并对干燥工艺参数进行了系统优化。

富锂锰基正极材料喷雾干燥机

核心技术细节:超高速离心雾化的革新

(1) 超高速离心雾化器

结构创新:采用双锥度流道设计,配合航空要求钛合金转轴,转速提高,较传统雾化器提升,可将高粘度浆料雾化成粒径分布窄的微米级雾滴。

智能温控:内置PID温控模块,通过液氮循环系统控制雾化器温度,避免高温对材料晶格的损伤,雾化后材料氧空位浓度降低。

防粘涂层:雾化盘表面喷涂类金刚石涂层,表面粗糙度Ra低,物料粘附率降低,较不锈钢材质提升寿命。

(2) 等温螺旋热场系统

热空气分配技术:采用“双进风+螺旋导流板”结构,热空气沿干燥塔内壁螺旋下降,与雾滴形成并流接触,温度均匀性误差,确保干燥过程中材料表面温度稳定,避免局部过热导致的Li挥发。

余热回收网络:配置三级热交换器,将排风热量回收至进风系统,热效率提升,吨料能耗下降,较传统工艺降低。

(3) 梯度粒径收集系统

多级分离技术:干燥塔底部集成旋风分离器和布袋除尘器,实现不同粒径段产品的准确收集,满足高镍材料对粒径分布的严苛要求。

表面包覆集成:在干燥塔中部设置气相沉积环,可同步进行Al₂O₃、LiPO₃等无机包覆剂的气相沉积,包覆层厚度可通过进料速率准确调控,解决传统湿法包覆的溶剂残留问题。

性能验证:从实验室到产业化的跨越

(1) 粒度性能:D50、跨度因子、球形度较传统工艺提升,堆积密度提升,电极涂布厚度均匀性误差低。

(2) 电化学性能:库仑效率提升,1C循环、100周容量保持率提升,高温存储14天容量衰减降低。

(3) 产业化能力:单台设备产能高,年产能超万吨级,满足电池材料厂需求。

龙鑫超高速离心喷雾干燥技术,以“纳米级雾化、等温化干燥、智能化收集”三大突破,破解了富锂锰基材料干燥的行业难题。无论是高镍体系(Ni≥90%)的热稳定性控制,还是富锂材料的晶格氧保留,龙鑫均能提供定制化解决方案。携手龙鑫,共赴高能量密度电池时代!

富锂锰基正极材料喷雾干燥机

富锂锰基正极材料喷雾干燥机

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