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 鎳鈷錳三元材料是近年來開發(fā)的一類新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等重要優(yōu)點(diǎn)，比鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰、鎳酸鋰和磷酸鐵鋰等正極材料更具發(fā)展前景。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鋰業(yè)分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年我國鋰離子電池正極材料產(chǎn)量32.3萬噸，其中三元材料產(chǎn)量為12.6萬噸，三元材料已經(jīng)成為了鋰電池正極材料的選擇，且其市場占有率有逐漸升高的趨勢。而三元前驅(qū)體在三元材料產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)重要位置，并對三元材料的生產(chǎn)有重大影響，其性能好壞會(huì)直接決定著三元材料性能的品質(zhì)。

    目前國內(nèi)外主流的鎳鈷錳三元材料前驅(qū)體生產(chǎn)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(luò)合劑等并流加入反應(yīng)釜中，在一定條件下即可合成三元前驅(qū)體(鎳鈷錳氫氧化物)，所得產(chǎn)物經(jīng)洗滌、烘干、篩分、除磁、包裝等工序便可得到合格的產(chǎn)品。

    在三元材料前驅(qū)體生產(chǎn)中，干燥操作單元決定了前驅(qū)體成品的水分含量，并且對晶體結(jié)構(gòu)有一定的影響，是一個(gè)重要工序，干燥設(shè)備能否正確選擇直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、操作環(huán)境和生產(chǎn)成本。目前常用的前驅(qū)體干燥設(shè)備有熱風(fēng)循環(huán)烘箱、盤式干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)等。

（1）熱風(fēng)循環(huán)烘箱

    熱風(fēng)循環(huán)烘箱是一種較傳統(tǒng)的干燥設(shè)備，內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)有：逐層放置的物料盤、框架、電熱元件加熱器。該烘箱通過風(fēng)機(jī)產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)的熱風(fēng)，吹到濕物料的表面實(shí)現(xiàn)加熱，以此達(dá)到干燥目的。干燥過程所用的熱源為蒸汽、電或者導(dǎo)熱油。

（2）盤式干燥機(jī)

    盤式干燥機(jī)是一種多層固定空心加熱圓形載料盤、立式連續(xù)、熱傳導(dǎo)為主的干燥設(shè)備，由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的若干耙葉、主軸、傳動(dòng)裝置、外殼等組成。將熱源通入各層中空的干燥盤內(nèi)，以熱傳導(dǎo)的方式加熱干燥盤上的濕物料，干燥盤靜止不動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)耙葉的作用下，濕物料不斷移動(dòng)翻滾干燥，水蒸汽隨設(shè)備風(fēng)機(jī)排出，合格的干燥成品從設(shè)備底部連續(xù)排出。

（3）閃蒸干燥機(jī)

    閃蒸干燥機(jī)是一種底部帶有旋轉(zhuǎn)粉碎裝置的豎式流化床干燥設(shè)備，能同時(shí)完成物料的粉碎、干燥、分級(jí)等操作，主要用于膏糊狀、濾餅狀、泥漿狀物料的干燥。其主體為一個(gè)圓筒形干燥室，主要由三部分組成：底部的粉碎流化段、中部干燥段和頂部分級(jí)段。閃蒸干燥機(jī)是流化技術(shù)、旋流技術(shù)、噴動(dòng)技術(shù)及對流傳熱技術(shù)的優(yōu)化組合。

（4）回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)

    回轉(zhuǎn)滾筒干燥機(jī)的主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體，濕物料從干燥機(jī)投入后，在內(nèi)筒均布的抄板器翻動(dòng)下，物料在干燥器內(nèi)均勻分布與分散，并與熱空氣和內(nèi)壁充分接觸，實(shí)現(xiàn)干燥，物料在帶有傾斜度的抄板和重力作用下，運(yùn)動(dòng)至干燥機(jī)低端排出成品。

高鎳三元材料前驅(qū)體干燥機(jī)的主要優(yōu)勢和劣勢對比表

    通過采用熱風(fēng)循環(huán)烘箱、盤式連續(xù)干燥器、閃蒸干燥機(jī)和回轉(zhuǎn)窯干燥器四種不同的干燥方式處理NCM523三元正極材料前驅(qū)體，結(jié)果表明前驅(qū)體的干燥方式對前驅(qū)體的形貌、振實(shí)密度、比表面積和粒徑分布等都有一定的影響，其中熱風(fēng)循環(huán)烘箱干燥處理的產(chǎn)品在球形度、表面規(guī)整度、產(chǎn)品一致性和細(xì)粉量等產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)在一定程度上優(yōu)于盤式連續(xù)干燥器和回轉(zhuǎn)窯干燥器處理的產(chǎn)品。考慮到烘箱雖然適用性廣，但干燥時(shí)間長，熱效率低于其他兩種干燥方式，且自動(dòng)化程度低，適用于中小批量生產(chǎn)；而盤式連續(xù)干燥器調(diào)控容易、適用性強(qiáng)、熱效率較高且產(chǎn)品質(zhì)量也較穩(wěn)定，可使用大批量、連續(xù)化生產(chǎn)；回轉(zhuǎn)窯干燥器自動(dòng)化程度高、熱交換面大，可大批量生產(chǎn)，但對進(jìn)樣水分和頻率有一定要求，需要綜合考慮前端過濾洗滌設(shè)備的配置。

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