噴霧干燥機在富鋰錳基正極材料制備中的應用優勢

富鋰錳基正極材料是一類具有高比容量的鋰離子電池正極材料，一般表示為（，$M$為過渡金屬）。

高比容量：放電比容量通常大于 250mAh?g，可達到 300mAh/g 左右，遠超目前商業化應用的磷酸鐵鋰和三元材料等正極材料。

高工作電壓：電壓窗口寬廣，一般在 2.0 - 4.8V，能提供較高的輸出電壓。

高能量密度：具備較高的能量密度，與硅碳負極相匹配時，電芯能量密度有望超過 400Wh/kg。

成本較低：以相對廉價的錳為主要成分，減少了鈷鎳等稀缺金屬的使用，與常見的鈷酸鋰和鎳鈷錳三元正極材料相比，成本大幅降低。

環境友好：由于材料中大量使用錳元素，安全性好且對環境較為友好。

其應用前景廣闊：

在新能源汽車領域：隨著人們對新能源汽車續航里程要求的不斷提高，富鋰錳基正極材料的高能量密度特性使其成為提升電池能量密度、增加續航里程的理想選擇之一。例如，太藍新能源研發的 720Wh/kg 全固態電池采用了富鋰錳基材料作為正極，若產品成功落地，將推動新能源汽車向更高能量密度方向發展3。

在儲能領域：儲能電站需要大容量、長循環壽命的電池來存儲電能。富鋰錳基正極材料的高比容量和較好的循環穩定性，能夠滿足儲能電站對電池性能的要求，有助于提高儲能系統的經濟性和可靠性。

在消費電子領域：消費者對電子產品的輕薄化、高性能化有較高需求，富鋰錳基正極材料可以為手機、筆記本電腦等電子產品提供更高的能量密度，使設備在更小的體積和重量下實現更長的續航時間。

噴霧干燥工藝在富鋰錳基正極材料制備中具有諸多優勢：

提高電池性能：該工藝能夠使鋰和錳等金屬元素均勻分布在電池正負極材料中，從而提高電池的容量和使用壽命，還能降低電池內部電阻，減少熱失控和電池爆炸的風險，提高電池的性能和穩定性。

降低成本與污染：相比傳統電池制造技術，噴霧干燥機制備富鋰錳的方法不需要高溫和高壓，也無需使用有害物質，因此能夠減少能源消耗和環境污染。

提升材料均勻性：通過高壓噴霧裝置將溶液以微小液滴的形式均勻噴入高溫干燥塔內，這些微小的液滴在高溫環境下迅速蒸發，同時發生快速的化學反應，形成微小的富鋰錳顆粒。這種方法能夠確保材料的均勻性和一致性，進而優化電池的性能。

適合大規模生產：噴霧干燥制備富鋰錳的方法簡單快捷，適合大規模工業化生產。通過精確控制噴霧速率、干燥溫度以及氣流速度等參數，可以進一步優化產品的性能。

靈活調整性能：該技術還可以根據具體需求進行靈活調整，如改變摻雜元素種類和比例，以進一步優化材料的電化學性能。

采用噴霧干燥法制備富鋰錳基正極材料通常包括原料準備、噴霧干燥、焙燒等步驟。將鎳化合物、鈷化合物、錳化合物以及鋰化合物溶于水混合攪拌后，進行噴霧干燥得到前驅體，再在前驅體中加入適量的高分子聚合物進行焙燒處理，通常采用兩段法焙燒。