【应用】锂离子与钠离子电池电极材料的喷雾干燥工艺
2025-11-14 12:58:15, YYC 步琦实验室设备贸易（上海）有限公司
锂离子与钠离子电池
电极材料的喷雾干燥工艺
喷干应用
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简介
作为一种高度适应性强且可扩展的技术，喷雾干燥已成为生产先进锂离子电池电极材料的关键方法。本文献综述深入探讨了前驱体溶液与悬浮液的配制、喷雾干燥设备的配置以及关键的后处理流程，特别关注微观结构控制、导电碳材料整合及电化学性能优化。详尽的对比表格汇总了不同材料体系与工艺参数，为研究人员和工程师提供了实用参考。
喷雾干燥技术在电池材料合成领域的日益普及，源于其对颗粒形态的高效精确调控能力。该方法通过将液体前驱体雾化成微小液滴并快速干燥，可制备出具有可控孔隙率和成分均匀的粉末。这些特性对实现高性能电极至关重要，因为它们直接影响循环过程中的离子传输效率和结构稳定性。这种可精细调控材料特性的能力，使喷雾干燥在科研和工业规模应用中都具有重要价值。
▲ 图1：(a)与锂离子、钠离子和相关电池电极材料喷雾干燥有关的出版物数量；(b)喷雾干燥机示意图，显示了并流配置和双流体喷嘴雾化的情况。
喷雾干燥的独特优势在于能够制备具有工程化内部结构的球形颗粒。这些特性对优化锂离子电池电极的电化学行为具有关键作用。通过精确调控溶剂组成、干燥温度和雾化速率等工艺参数，研究人员可定制最终粉末的形态以满足特定性能目标。该技术由此成为连接实验室创新与下一代储能材料规模化生产的桥梁。
可实现规模化且均匀的颗粒合成
通过形貌控制提升电化学性能
适用于复合及多组分材料的多样化制备
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实验样品展示
▲ 图2：喷雾颗粒形态举例：(a) Na3V2(PO4)2F3 的前驱体，水溶液的喷雾干燥，双流体喷嘴雾化；(b)与(a)相同，在溶液中加入碳纳米管；(c)硅，乙醇悬浮液。
▲ 图3：（左）Co3O4 和（右）CoO 碳复合粉末的截面SEM 图像。两者均通过溶液喷雾-干燥- N2 热处理-研磨-悬浮喷雾-干燥-热处理（空气中为 Co3O4，N2 中为 CoO/C）的顺序得到。
▲ 图4：（左、中）硅/碳纳米管（CNT）复合微球的 SEM 图像；（右）硅/碳纳米管喷雾干燥复合球和原始硅纳米颗粒所占体积的比较。
▲ 图5：Li4Ti5O12 喷雾干燥颗粒经空气热处理后分解有机模板：（左）用 3wt% 纤维素喷雾干燥得到的纳米多孔微球；（中）以聚苯乙烯珠为模板喷雾干燥得到的大孔球和（右）以碳纤维模板喷雾干燥得到的具有通道结构的微球。
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参考文献
Spray Drying of Electrode Materials for Lithium- and Sodium-Ion Batteries
Benedicte Vertruyen*, Nicolas Eshraghi ID, Caroline Piffet, Jerome Bodart, Abdelfattah Mahmoud and Frederic Boschini.
Spray-Drying of Electrode Materials for Lithium- and Sodium-Ion Batteries
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