增加氧分壓的方法有:①增加進氣量和增加排氣量,稀釋反應(yīng)產(chǎn)生的氣體濃度;②減少煅燒量從而減少龐氣的量;③純氧氣煅燒。綜合生產(chǎn)成本來考慮,在提高產(chǎn)能的同時,廠家一般會選擇增加進氣量和排氣量的方法來增加氧氣分壓。
使用碳酸鋰為鋰源時,煅燒反應(yīng)過程中會有二氧化碳和水蒸氣產(chǎn)生;使用單水氫氧化鋰為鋰源時,則只產(chǎn)生水蒸氣。按照化學(xué)反應(yīng)方程式(1)和式(2)可以計算出反應(yīng)過程中的理論耗氧量和產(chǎn)氣量。以NCM523為例,計算煅燒出lkg NCM523所需要的氧氣和產(chǎn)生的氣體量見表。
從表中可以看出,鋰源為碳酸鋰時,每公斤成品的產(chǎn)物為5.2mol的CO2和10.4mol的水蒸氣,鋰源為氫氧化鋰,每公斤成品的產(chǎn)物為26mol的水蒸氣。不同的鋰源消耗的氧氣相同。按照氣體體積公式,在標準態(tài)下,每摩爾氣體的體積是22.4L。將理論耗氧量和廢氣產(chǎn)生量計算成標準態(tài)下的體積,5.2mol二氧化碳體積為116.5L,10.4mol水蒸氣體積為233L,26mol水蒸氣體積為582L,2.6mol的氧氣體積為58L,對應(yīng)空氣為278L。煅燒過程中的產(chǎn)氣體積大于耗氣體積,所以在煅燒過程中既要保證產(chǎn)生的廢氣及時排出,也要保證有足夠的氧氣供應(yīng)。若廢氣排出不及時或氧氣短缺,會造成煅燒爐的爐膛內(nèi)氧分壓不斷降低,反應(yīng)平衡向左移動,導(dǎo)致反應(yīng)速度的減慢,不利于晶粒的生成以及長大。最終會導(dǎo)致反應(yīng)不完全,髟響材料性能。
將前驅(qū)體和鋰源混合均勻后做DSC分析,可以找到煅燒過程中開始產(chǎn)生氣體的溫度和消耗氧氣的溫度,在這些特定的溫度區(qū)間,應(yīng)補充足夠的氧氣,及時排出廢氣,保證反應(yīng)正常進行。