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科技研發

科隆興科技 科技興科隆

鋰電正極材料新品開發研究成果

一、項目概況
目前,現有NCM111、NCM424和NCM523規格多元素正極材料還不能滿足高容量3C數碼和電動自行車的要求。本項目研發的主要產品是高容量三元鋰電正極材料NCM622和NCM811。NCM622主要應用在3C數碼高容量和電動自行車圓柱電池市場,NCM811主要應用在3C數碼高容量圓柱電池。但NCM622和NCM811規格材料存在pH高,材料加工性能差,國內電池廠無法大批量使用。該項目主要基于以上問題進行改性,技術路線主要通過摻雜和包覆、使用低共熔混合熔鹽固相反應燒結和清洗技術,開發出高容量三元鋰電正極材料NCM622和NCM811,具有比容量高、壓實密度高、容易加工和循環壽命好的優點。產品性能處于國內領先水平。
二、項目實施情況
(一)執行期
序號 工作內容 完成日期
1 前軀體工藝 (前驅體摻雜、表面進行包覆、梯度包覆工藝) 優化 2013年3月
2 混料工藝、低共熔混合熔鹽固相燒結工藝優化 2013年5月
3 實驗室研發樣品得到客戶認可 2013年8月
4 中試樣品得到客戶認可 2013年10月
5 車間批量生產 2013年11月
(二)達到的技術指標
KL206(622) 技術指標:

序號 項目 指標
1 0.5C比容量 ≥165mAh/g
2 循環壽命 ≥800次;
3 壓實密度 ≥3.8g/cm3
4 pH值 ≤11.6

KL208Y(811) 技術指標:
序號 項目 指標
1 0.5C比容量 >180mAh/g
2 循環壽命 ≥1000次;
3 壓實密度 ≥3.8g/cm3
4 pH值 ≤11.6

三、項目技術創新情況
(1)采用獨有的濕法共沉淀及包覆工藝合成多元素前驅體,在前驅體合成過程中摻雜微量的金屬元素,再在前驅體表面進行單一元素包覆、混合包覆、梯度包覆工藝,控制材料的粒度分布,粒度分布可以根據客戶的要求任意調節;
(2)在材料合成過程中,加入較多的鎳元素,降低材料中鈷元素含量;提高了材料的容量,同時保持材料晶體結構的穩定性,NCM811材料0.5C比容量≥180mAh/g,NCM622材料0.5C比容量≥165mAh/g;
(3)在材料合成過程中,通過濕法結晶反應和使用低共熔混合熔鹽固相反應燒結技術以及合成過程中氣氛控制,對材料表面形貌進行二次加工,提高材料的壓實密度和加工性能;NCM622和NCM811材料壓實密度≥3.8g/cm3 ;
(4)高鎳NCM622和NCM811材料的pH較常規NCM523材料高0.3-0.5左右,加工性能差,漿料容易團聚成果凍。因此需要對材料表面進行改性,降低表面殘余碳酸鋰和氫氧化鋰。主要通過不同比例混合的水和NMP混合洗液多次清洗正極材料的方式,有效的降低了材料中的雜質含量和pH值,提高了材料加工性能和循環性能;材料的pH值≤11.6,循環壽命≥1000次,滿足高端3C數碼電池的循環要求。


四、社會效益和經濟效益
1、該項目預計新增就業50人,一方面可促進當地就業;另一方面通過電池材料性能的提升,將帶動當地電池產業的發展,將會對河南省乃至我國中部地區相關領域整體水平的提高、推動電池產業及電動汽車、電動自行車等終端行業的發展做出積極貢獻,其社會效益非常顯著。
2、以生產、銷售高品質鋰離子電池正極材料前驅體及終端正極材料為特色的河南科隆集團新能源有限公司始終注重新產品、新技術的研究,本成果產品是公司“高性能動力電池等關鍵零部件和材料”的重點發展方向之一。本項目成果在保持了NCM622、NCM811較高比容量的同時,較好的解決了殘余鋰高、加工困難等問題,在控制該材料比表面積、壓實密度等性能指標等方面有特色,通過優化制備條件降低了制備溫度,在制造成本上有優勢。批量使用客戶對本產品反映較好,認為該材料市場潛力巨大,具有很大的社會效益和經濟效益。2013年度,三元材料產業化的規格有:KL206(622)、KL208Y(811),共銷售三元材料120噸,適用于不同型號的鋰離子電池,主要市場為3C數碼、電動自行車等市場。制備的三元材料已被國內大型鋰電池廠批量采用,具有粒度分布合理、振實密度高、加工性能優異、循環壽命長、安全性能高,能量和功率密度高等特點。2013年實現年銷售收入1800萬元,具有較好的經濟效益。
五、階段性成果
1、高鎳NCM622材料歷時9個月的研發和生產中試,5個月的市場推廣,確定該產品型號為KL206,目前已有8家以上新客戶認可并批量采購,2家客戶樣品中試階段。KL206產品客戶主要為3C數碼和電動自行車用戶,每月總銷量約40噸。
2、高鎳NCM811材料歷時10個月的研發和生產中試,6個月的市場推廣,確定該產品型號為KL208Y,目前已有4家以上新客戶認可并批量采購,2家客戶樣品中試階段。KL208Y產品客戶主要為3C高容量數碼圓柱電池用戶,每月總銷量約10噸左右。

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