三元材料粉碎工艺及设备

三元材料是由1μm左右的单晶团聚而成的二次球体，二次球粒径在3~40μm。三元材料前驱体和锂源的混合物在匣钵中经高温煅烧后，有24%以上的烧失率，所以材料板结严重，需要先使用破碎设备将几厘米的大块物料破碎成几毫米的小块，再用粉磨设备将几毫米的小块粉磨成最终产品。

三元材料重要的质量指标之一是粒度及粒度分布，粒度及粒度分布会影响三元材料的比表面积、振实密度、压实密度、加工性能及点化学性能。所以锂离子电池用三元材料需严格控制粒度及粒度分布。

不同粉碎设备的给料粒度和产品粒度各不相同，需要根据设备具体情况将板结的三元材料逐级破碎。下表为三元材料常用四种设备的对比。

三元材料常用粉碎设备对比表

根据四种设备的性能对比，可设计出三元材料常见的粉碎工艺流程为：颚式破碎 → 辊式破碎 → 气流粉碎（机械粉碎）。

常见三元材料粉碎工艺流程图

三元材料的粉碎设备

粉碎设备按照粉碎产品的粒度可分为:

①粗碎设备，如颚式破碎机、辊式破碎机、锤式粉碎机等；

②细碎设备，如球磨机、棒磨机等；

③超细粉碎设备，如离心磨、搅拌磨、气流磨、砂磨机和雷蒙磨等。

按是否利用磨碎介质可分为：

①有介质磨碎设备，如球磨机、砂磨机；

②无介质磨碎设备，如气流磨、胶体磨、雷蒙磨等。

几种常见粉碎设备的对比

• 颚式破碎机

颚式破碎机破碎方式为曲动挤压型，电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动。颚式破碎机的结构主要有机架、偏心轴大皮带轮、飞轮、动颚、侧护板等。

优点：破碎比大，产品粒度均匀；结构简单，工作可靠；物料口调整范围大。缺点：存在空转行程，因而增加了非生产性功率消耗；破碎黏湿物料时会使生产能力下降，甚至发生堵塞现象。

• 辊式破碎机

辊式破碎机通过电机带动辊轮，按照相对方向运动旋转。在破碎物料时，物料从进料口通过辊轮，经碾压而破碎，破碎后的成品从底架下面排出。

优点：结构简单，紧凑轻便，造价低廉，能粉碎黏湿物料。缺点：生产能力低；不能破碎大块物料，也不宜破碎坚硬物料，通常用于中硬或松软物料的中、细碎。

• 气流粉碎机

气流粉碎机以高速气流为动力和载体，通过粉碎室内的喷嘴把压缩空气形成的气流束变成速度能量。影响气流粉碎效果的因素包括原料初始粒度、喷嘴直径、分级轮转速、工作压力、进料速度等。

气流粉碎机主要有：水平圆盘式气流粉碎机、0型循环管式气流粉碎机、对喷是气流粉碎机、靶式气流粉碎机、流化床式气流粉碎机等几种类型。

• 机械粉碎机

低能耗：集离心粉碎、冲击粉碎、挤压粉碎于一身，比其他类机械粉碎机节能高达40%~50%。

高细度：配备自分流式分级系统，产品细度≥2500目。

入料范围大：入料粒度≤10mm。

低磨损：粉碎分级部分易损件采用刚玉陶瓷材料，使用寿命长。

气流粉碎机和机械粉碎机性能对比

文章来源：中国粉体网