三元材料制粉生产线整体概述

　　三元材料制粉的本质是将液态的金属盐溶液，通过一系列复杂的物理和化学过程，转化为符合特定要求的、微米级别的、具有理想球形形貌和精确化学计量比的三元材料前驱体颗粒。

　　一、整个三元材料制粉生产线整体流程

      完成对三元前驱体、氢氧化锂等材料的自动配料、高速混合、烧结、破碎、筛分、洗涤、干燥二次包覆烧结、机械粉碎、过筛、除铁、成品输送、自动上袋真空热合，自动输送包装，自动码垛生产线。

　 二、制粉生产线详细工艺流程及设备

　　1.前驱体合成工段

　　目的：制备出化学计量比精确、粒径分布均匀、形貌规整（通常为球形）、振实密度高的三元前驱体。这是决定最终产品性能的基石。

　　主要原料：硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合溶液。

　　核心设备与工序：

　　共沉淀反应釜：将金属盐溶液、碱液（NaOH）和络合剂（氨水）按精确比例连续加入反应釜中，在严格控制温度、pH值、搅拌速度的条件下，发生共沉淀反应，生成球形前驱体颗粒。

　　陈化、过滤与洗涤：反应后的浆料需要陈化以使晶体生长完整，然后通过压滤机或离心机进行固液分离，并用去离子水反复洗涤，去除残余的钠离子和硫酸根离子。

　　干燥与筛分：使用盘式干燥机、耙式干燥机或回转窑等设备进行干燥，然后通过振动筛进行筛分，得到合格的三元前驱体粉末。

　　2.混料与烧结工段

　　目的：将前驱体与锂源均匀混合，并通过高温烧结，形成具有层状结构的LiMO₂晶体。

　　主要原料：三元前驱体、碳酸锂或氢氧化锂。

　　核心设备与工序：

　　精确配料与混合：按化学计量比（需考虑锂盐在高温下的挥发损失）进行精确配料，使用高速混合机或V型混合机进行干法混合，或使用砂磨机进行湿法混合（更均匀）。

　　装钵：将混合好的物料装入烧结用的匣钵（通常为氧化铝材质）中。

　　气氛辊道窑烧结：这是整个过程的核心环节。装有物料的匣钵在通有纯氧或空气的辊道窑中，经历严格的升温、保温、降温程序。高温下，锂源与前驱体发生固相反应，生成目标晶体结构。温度、气氛和时间的控制直接影响材料的容量、循环寿命和稳定性。

　　3.后处理工段

　　目的：将烧结形成的坚硬块状物料处理成适合电池使用的微米级粉末，并通过二次烧结优化性能。

　　核心设备与工序：

　　粗碎：使用颚式破碎机或对辊破碎机将大块烧结料破碎成小块。

　　粉碎与分级：使用气流磨或机械磨将小块物料粉碎成微米级的细粉。气流磨因其无介质、污染小、温升低等优点成为主流选择。粉碎后的物料立即进入气流分级机，分离出符合要求粒径的粉末，粗粉返回继续粉碎。

　　二次烧结（退火）：对一次粉碎后的粉末进行再次烧结，目的是：

　　补锂：弥补一次烧结中的锂损失。

　　修复晶体结构：消除粉碎过程中产生的晶格应力，提高结构完整性。

　　优化表面性质。

　　二次粉碎与分级：对二次烧结后可能轻微结团的物料进行轻微粉碎和分级，保障最终粒度的均一性。

　　4.成品处理工段

　　目的：确保产品的纯净度和包装质量。

　　核心设备与工序：

　　除铁/除磁：使用高梯度电磁除铁器去除粉末中可能混入的微量铁磁性杂质，提高电池的安全性和自放电性能。

　　真空包装：将成品粉末在干燥环境中（如在手套箱内）装入铝塑袋，并进行抽真空封装，防止材料吸潮变质。

　　三、制粉生产线关键控制点（KCP）

　　金属比例精度：从原料配制到反应全过程，必须保证原材料的原子比与设计值高度一致。

　　pH值与氨浓度：直接影响颗粒的形貌（球形度）、粒度、粒度分布（PSD）和振实密度（TD）。

　　反应温度与搅拌：保证反应均匀，避免局部过饱和，防止生成不规则颗粒。

　　杂质控制：贯穿始终，从原料纯度、设备材质（多采用316L不锈钢）、工艺用水（超纯水）到环境控制，保障产品纯度。

　　粒度与形貌一致性：这是衡量一条生产线技术水平的核心指标，要求批次间和批次内的高度稳定。