在线pH计计算机客户端在湿法制备锂离子电池正极材料前驱体中的应用
时间：2021-02-05 04:01:45 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】已产业化生产的锂离子电池用正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，而他们的前驱体四氧化三钴，二氧化锰/四氧化三锰，氢氧化镍，镍钴锰氧的制备在国内现有技术大多使用湿法制备方法，而在过程控制中，一个良好稳定的反应环境对前驱体颗粒形貌，颗粒大小以及宽度的分布起着至关重要的作用，本文叙述关于使用在线pH计计算机客户端控制反应釜内pH值的技术。
【关键词】在线pH计；计算机客户端；锂离子正极材料；前驱体
前言
锂离子电池以其工作电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑等各种便携式仪表和工具，并有望在电动汽车中用作动力电源。正极材料在锂离子电池中成本占40～46%，而正极材料的性能改善也是提高锂离子电池综合性能的最重要的指标。因此，为了得到稳定优质的正极材料前驱体，本文设计了一种以计算机客户端控制前驱体中间反应过程条件的程序。[1]
一、pH值对前驱体制备过程中的影响以及现有控制过程中的弊端
总所周知，现有工业技术中湿法制备正极材料前驱体基本使用的都是钴盐（包括氯化钴、硫酸钴、硝酸钴等）与沉淀剂（包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等）在一定的温度，一定的空气环境的液相条件中进行的。在此也液相环境中，pH值是否在指定的控制范围，起的作用至关重要。不仅仅影响到颗粒成长过程中形貌的规则性，还影响到颗粒大小以及粒度分布宽度的大小。
现有生产工艺中，采用人工取样测试等手段去控制反应环境中的pH值，不仅带来大量人力物力财力的浪费，还很难使得反应釜内环境稳定，给产品品质带来很大质量隐患。[2，3]
二、在线pH计计算机客户端连接与控制
2.1 采用485通讯接口
RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。根据485总线结构理论，在理想环境的前提下，485总线传输距离可以达到1200米。485总线可以带128台设备进行通讯。一般485芯片负载能力有三个级别--32台、128台和256台。此外理论上的标称往往实际上是达不到的，通讯距离越长、波特率越高、线径越细、线材质量越差、转换器品质越差、转换器电能供应不足（无源转换器）、防雷保护越强，这些都会降低真实负载数量。而在实际生产过程中，为了避免信号变弱，增加控制机器的数量，可以增设485接口的数量。[4]
2.2 链接系统
该系统运用RS485接口，把在反应釜测试的数据传输到转换器直接链接到控制计算机上，再通过软件控制程序，处理数据再反馈到每一个反应釜上，形成一个智能循环系统，最终达到最优化控制反应条件。
2.3 软件控制程序
控制程序用来存放实现全部指令系统的微程序，它是一种只读存储器。机器运行时则只读不写，其工作过程是：每读出一条微指令，则执行这条微指令；接着又读出下一条微指令，又执行这一条微指令。读出一条微指令并执行微指令的时间总和称为一个微指令周期。采用不同传输速率和不同的存储周期，记录数据并把信息反馈到转换器中，把信息反馈到操作台，进行维持或更改命令。
2.4 数据存储及分析系统
通过软件控制程序存储数据，给数据的处理和分析带来很大的方便。
结语
在社会不断发展的今天，用新的科技力量代替大量的人工，提高生产率。利用计算机技术，达到准确控制反应环境，提升品质力。在线pH计与计算机联合使用，在实际生产中起到了重要作用，而在同行业里也具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]Chen， H-H； Zhan， H； Zhu， X-J； Zhou， Y-H. Acta Chim. Sinica2005，63，1028 （in Chinese）. （陈宏浩，詹晖，朱先军，周运鸿.化学学报，2005，63，1028.）
[2]朱贤徐.湿法制备电池级四氧化三钴的研究.精细化工中间体，2010（6）第40章第3期
[3]苏继桃，苏玉长，赖智广.制备镍、钴、锰复合氢氧化物的热力学分析.电池工业，2008（1）
[4]李永，李芙玲，荣蓉.基于RS-485标准的供电系统微机监控的接口设计.《华北科技学院学报》，2005年第04期
作者简介
朱珠（1984.7-），男，安徽省芜湖市，研发工程师，2006年毕业于南京晓庄学院，研究方向：主要从事锂离子电池正极材料及其前驱体研发工作。
