政策暖風吹進，新能源汽車已成為汽車發展的主要趨勢之一。隨著新能源汽車行業步入快軌，動力鋰電池的需求量也水漲船高。想在鋰電池市場上分一杯羹？你需要對影響動力電池性能的關鍵原材料——能源顆粒有足夠的了解。

　　能源顆粒的制備生產主要分為混料磨料、高溫燒結、粉碎分解三大主要環節，涉及上料卸料裝置、混料機、高溫窯爐、粉碎機以及除濕系統等設備，最終還要進行顆粒測試表征，每個環節的控制以及設備的性能都將對最終的產品產生直接或間接的影響。案例如下：

　　磷酸鐵鋰

　　磷酸鐵鋰由于安全性好，循環壽命長，原材料資源豐富，不造成環境污染而在中國得到了以BYD為首的眾多動力電池廠家的追捧。磷酸鐵鋰雖好，但制備不易，總的來說有以下幾點：

在磷酸鐵鋰制備的燒結過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性，單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質。

產品一致性差。磷酸鐵鋰的合成是一個復雜多相反應，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅體以及還原性氣相，很難保證反應一致性。

磷酸鐵鋰電池低溫性能較差。將磷酸鐵鋰納米化和碳包覆盡管可以提高材料的電化學性能，但是會帶來電池的能量密度降低、合成成本的提高等問題。

磷酸鐵鋰還存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較低。

　　三元材料

三元材料主要有鎳鈷鋁酸鋰（NCA）和鎳鈷錳酸鋰（NCM）兩種，其中NCA是目前商業化正極材料中比容量最高的材料。

我們都知道高鎳三元材料是未來高能量密度動力電池的應用方向，可是為何一直用不好呢？這其中最重要的一個原因就是在高鎳體系中，鎳基材料吸收后會在表面生成強堿性的氫氧化鋰和碳酸鋰，易使漿料吸水后成果凍狀。

同時,鎳基材料吸水后，部分活性物質轉化為沒有活性的NiO，電化學性能減弱，同時殘留的碳酸鋰等在高壓下分解導致電池充放電過程中電池的產氣現象。因此，在高鎳三元材料的生產中，必須對環境濕度進行嚴格控制，當鎳含量超70%時，最好采用氫氧化鋰為鋰源，使用氧氣氣氛。

三元材料中的鎳含量越高，材料的穩定性越差，安全性也就越差。而提高三元材料的安全性首先從三元材料本身來講，進行陶瓷氧化鋁的包覆，控制鎳的含量在合理的范圍（811當然比622更不穩定）。其次在和電池體系中其他材料的配合上也要下功夫研究，例如電解液添加劑的匹配，陶瓷隔離膜的選擇等。

　　鈦酸鋰

鈦酸鋰材料在很多傳統鋰電生產線上無法正常生產的原因之一就是材料的PH為11或12，吸濕性極強。這就使得鈦酸鋰材料在電池制作的前段工藝如配料、攪拌、涂布、滾壓時隨地點、氣候、季節的不同而材料的吸潮量也不同，最終導致產品脹氣、質量失控。

如何降低材料的吸潮性,有人認為,在鈦酸鋰材料表面包覆一薄層憎水性材料同時又不阻擋鋰離子與電子的進出應該是一個很值得研究的課題。通過表面包覆或摻雜等方法能提高電極的表面電導率，從而加快傳荷反應速率可使電池的倍率性能的增強。綜合來講，鈦酸鋰負極材料生產需解決如下問題:

1、由于鈦酸鋰極強的吸濕性,物料會變得流動性差，生產過程中極易出現粘壁、架橋、物料控制精度問題。給料倉設計、管道設計、混合系統、勻漿系統等都會帶來很多挑戰。

2、由于鈦酸鋰需要碳包覆，不同材料的碳源其顆粒度、密度、流動特性等差別很大,而且這些碳源普遍存在的極細的顆粒度、極小的堆積密度,給儲料系統、輸送系統、計量系統定量給料等都帶來很多問題,如難以達到產量、難以控制配料精度、難以控制粉塵污染等。

　　硅碳負極

業內人士都知道，石墨的理論比容量是372mAh/g，而硅負極的理論比容量高達4200mAh/g。石墨作為成熟的負極材料，其能量密度已經基本被充分發揮，要想在能量密度上有所提升，與硅結合是一種較好的方式。

硅碳復合材料的制備工藝有很多種，利用球磨法制備的硅碳負極原料顆粒之間混合均勻且粒徑較小，同時顆粒之間空隙也有利于電池的循環性能的提高。利用高溫裂解法制得的硅碳復合材料克容量低于高能球磨法制得的Si/C復合材料，但是高于石墨。這是因為用熱解方法制備的電極材料中含有大量的無電化學活性的物質，使電極材料容量下降。

硅碳負極在充放電過程中，硅的體積會膨脹100%-300%，不斷的收縮膨脹會造成硅碳負極材料的粉末化，嚴重影響電池壽命；正因如此，硅碳負極在研發和應用方面的面臨著較高的技術壁壘。通過控制碳材料中硅的含量、減小硅的體積到納米級，或者通過改變石墨質地、形態等，實現碳和硅的最佳匹配，還可以通過采用其他物質對硅材料進行包覆，促進膨脹后的復原，或采用更適宜的電極材料等一系列方法，來減少硅膨脹帶來的諸多問題。

　　碳負極材料石墨化

負極材料石墨化是指高溫下將碳原子由雜亂不規則排列轉變為規則排列的六方平面網狀結構，即石墨微晶結構，其目的是獲得石墨高導電、高導熱、耐腐蝕、耐摩擦等的性能。石墨化溫度可高達3100℃，溫度越高，石墨化微晶結構發育越完善。

不同于其他工藝，負極材料石墨化工序為粉體石墨化工序，由于加工對象比表面高，有更大的接觸面積，所以在高溫石墨化工序過程中揮發出來的有機物質極易與空氣中的氧發生反應而造成安全事故。所以負極材料石墨化加工環節的設備使用和加工工藝，具有極高的技術壁壘。

　　新型能源顆粒

新型能源顆粒如：石墨烯、碳納米管、三元鋰電正極、鈉離子電池電極、金屬鋰等材料在能源存儲與轉化行業中的應用技術現階段尚不成熟，在此不做闡述。

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