中国粉体网讯 近期从国家知识产权局获悉，容百科技取得喷雾热解装置相关专利，该模块可调控颗粒团聚保障粒径与结晶度稳定。
格林美公布“一种单晶高镍三元正极材料、制备方法、正极片与锂离子电池”，本发明将锂源与镍钴锰源在溶液中混合，并利用喷雾热解工艺，获得锂与镍钴锰原子级均匀分布的含锂氧化物前驱体，提高了含锂氧化物前驱体中有序超级晶格结构的数量和均匀度，从而降低了烧结过程中阴阳离子混排的情况，减少了晶格氧的释放，提升了单晶高镍三元正极材料的结构稳定。
喷雾热解技术在新能源材料制备领域的研究热度持续攀升。
什么是喷雾热解技术？
喷雾热解技术（Spray Pyrolysis，简称为SP）是一种快速从液相体系中制备粉体材料的方法。喷雾热解过程的本质是通过雾化装置将前驱体溶液转化为细小液滴，经载气流动至高温反应室后，各液滴有效充当一个单独的微型反应器，在秒级时间内依次经历溶剂蒸发、溶质沉淀、干燥、热分解及烧结成型等物理化学反应，最终形成目标产物。其过程主要包含三个核心阶段:①前驱体溶液的制备;②雾化过程;③热解反应并生成目标产物。
SP技术示意图
喷雾热解设备主要由雾化器、加热装置和收集装置组成。根据前驱体溶液雾化方式的不同，雾化器可以分为超声雾化器、气动（压力、双液）雾化器和静电雾化器。根据加热方式的不同，喷雾热解可以分为管式炉喷雾热解、喷雾热解沉积和火焰喷雾热解。
喷雾热解技术的优点
喷雾热解技术具备了气相法和液相法的诸多优点，在制备新能源关键材料领域有诸多优势。
①产物组成均匀可控。由于前驱体溶液在溶液状态下均匀混合，整个反应过程迅速完成，液滴来不及发生偏析，从而制得的产物组成均匀可控，是制备新能源领域具有精确化学计量比的多组分关键材料的有效方法。
②形貌结构可控。溶剂的快速蒸发和溶质的分解有助于多孔、中空结构球形的形成，可实现新能源领域高性能、高比表面积等特殊形貌和结构关键材料的制备。
喷雾热解法制备的各种颗粒形貌
③所得粉体粒径小、分布均匀。由于喷雾热解集溶剂蒸发、溶质沉淀、干燥、热分解等步骤一步迅速完成，在热解室中的停留时间短，因此碰撞的几率很小可以避免团聚现象，可制得粉体粒子微细，粉末粒径分布均匀的新能源领域关键材料。
④产物纯度高。制得的产物不需要经过水洗过滤和粉碎研磨等步骤，避免了不必要的污染，因此制得的产物纯度高，满足新能源领域对材料高纯度的要求。
⑤可连续生产，易于工业化生产。与传统的共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法等相比，喷雾热解是一个连续的生产过程，对材料性质包括化学计量比、相组成、粒径、比表面积等可实现在线调节，只需要一套成本相对较低的装置，因此易于大规模生产。
喷雾热解技术在锂电领域的应用
喷雾热解在正极材料的应用
正极材料包括锂电池和钠电池正极材料，目前产业化的工艺为共沉淀法制备前驱体，前驱体与锂源或者钠源混合煅烧制备而成。难点为前驱体元素的均匀分布、形貌的调整和配锂烧结条件的把控，改善均匀性提高循环一直是一个改进课题。喷雾热解工艺是将盐溶液喷雾进入高温设备中，省掉许多环节。
喷雾热解在负极材料的应用
纳米结构过渡金属氧化物(TMOs)作为锂离子电池的先进负极材料，因其具有较高的理论容量、优越的倍率容量和较长的循环寿命，近年来受到广泛研究关注。然而，锂离子电池在充放电过程中易导致负极材料发生体积膨胀。因此，合成具有特定结构的复合材料是解决体积膨胀的有效方法之一。研究表明，喷雾热解技术相较于传统的液相固化法可制备出形貌均一性更优和电化学性能更稳定的复合材料。
喷雾热解在材料改性中的应用
材料在循环过程中会出现结构坍塌，循环性能变差。为了提高稳定性，研发工作者提出了许多改性手段，目前主流的为包覆和掺杂。包覆的目的在于减小电解液的破碎，提高电导率等，掺杂在于材料结构的稳定，提高循环可靠性。喷雾热解对材料的改性，体现为后处理和原位喷雾掺杂。
此外，喷雾热解技术在燃料电池材料、资源回收、石墨烯、碳纳米管等制备等方面均有研究应用。
小结
喷雾热解作为材料制备方式，使用范围越来越广，逐渐渗透到各个方面。其以成本低，连续性强，可大规模量产的优势，逐渐在材料端获得重视。
参考资料：
李晓艳等.喷雾热解技术制备新能源材料研究进展
辛勇诚等.喷雾热解在锂电领域应用专利分析
陈俊宇.超声喷雾热解制备自支撑钼氧化物材料的储锂性能研究
（中国粉体网编辑整理/黑金）
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