喷雾热解技术在电池正极或前驱体材料制备中应用介绍
喷雾热解技术在电池正极或前驱体材料制备中应用介绍
喷雾热解技术（Spray Pyrolysis, SP）在锂电池正极及前驱体材料制备中的应用已形成“实验室—中试—万吨级”完整链条，其核心优势是“一步连续、无废水、形貌可控、组分均匀”。以下按“材料类别—工艺特征—性能优势—产业现状”四个维度系统介绍：
一、适用材料类别
| 体系 | 代表产品 | 技术路线 |
|---|---|---|
| 三元层状氧化物 | NCM（LiNi₁₋ₓ₋ᵧCoₓMnᵧO₂）、NCA（LiNi₀.₈Co₀.₁₅Al₀.₀₅O₂） | 硝酸盐/醋酸盐溶液→喷雾热解→800–900 ℃炉内分解→球形氧化物前驱体→与LiOH混合煅烧 |
| 富锂锰基 | xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂ (M=Ni,Co,Mn) | 同三元，只需在溶液中加入过量Li源，一步完成Li/Mn共沉淀+晶格预嵌 |
| 尖晶石5 V | LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄、LiCoMnO₄ | 采用乙酰丙酮盐-乙醇溶液，喷雾热解后直接获得<1 µm单晶颗粒，无需球磨 |
| 磷酸铁锂 | LiFePO₄/C | 前驱体溶液含Li⁺、Fe²⁺、PO₄³⁻及葡萄糖，喷雾热解得到Li₃PO₄-Fe₃(PO₄)₂微球，再经600 ℃还原碳化，碳包覆一次完成 |
| 钠电层状氧化物 | NaNi₁/₃Fe₁/₃Mn₁/₃O₂ | 采用NaNO₃-Ni-Fe-Mn 混合溶液，喷雾热解温度降至500–600 ℃，避免Na挥发 |
二、工艺特征
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前驱体溶液
浓度150–250 g L⁻¹，可含酒精、PVP、柠檬酸等降低表面张力，抑制“中空球”。 -
雾化方式
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二流体气动：粒径5–30 µm，适合>20 kg h⁻¹量产
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超声雾化：粒径1–5 µm，适合实验室微量（0.5 kg h⁻¹）
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离心雾化：粒径10–50 µm，适合高粘度浆料
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热解历程（五段温区）
① 蒸发区50–400 ℃→② 沉淀区300–600 ℃→③ 干燥区450–550 ℃→④ 热解/固相区600–800 ℃→⑤ 煅烧区700–1000 ℃；全程1–3 s，颗粒收缩成致密球。 -
气固收集
旋风+烧结金属滤筒+水冷刮板三级收料，收率≥98%；尾气含NO₂/CO₂/Cl₂，经碱洗+活性炭吸附后达标排放。
德国某公司试点线利用喷雾热解一步获得高镍 NCA 前驱体，再混锂煅烧，0.1C 放电容量≥225 mAh g⁻¹，循环 1000 次保持率>90%。
喷雾热解技术凭借“一步连续、无废水、形貌/组分双可控”的突出优势，已成为三元、富锂、尖晶石、磷酸铁锂及钠电正极前驱体的重要制备路线；随着前驱体浓度提升、五段温控、尾气净化等关键技术的突破。
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