锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化项目.pdfVIP

锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化项目 1、项目名称 锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化 2、项目概况 近年来，随着锂离子电池应用持续升温，其产业仍呈现高速增长的态势。国家发改委必威体育精装版发布的 《产业结构调整指导目录》，把锂离子电池等高技术绿色电池的制造作为高新技术产业放在了优 先发展的位置。磷酸铁锂正极材料产业化的实施可极大地促进我国锂离子电池产业的发展，并可 获得较大的经济效益。 2.1 正极材料的产业化是促进锂离子电池发展的需要 新能源的不断开发是人类社会可持续发展的重要基础，随着科技的进步，人们对可移动能源的需 求愈来愈强烈，特别是对纯电动交通工具的要求随石油及环境危机的加剧而不断加强，2008 年 的奥运会将在北京召开，绿色能源的利用已列入奥运的主题，国家也将电动汽车列入863 重大专 项，其中锂离子电池以其高能密度列入重点攻关的化学电源之一。但目前制约纯电动交通工具产 业化的瓶颈是：（1）电池价格高使纯电动车价格昂贵；（2）无法解决高能动力电池因所用电极 材料导致的安全问题。因此，电动汽车产业化的关键是能否解决价廉、安全、性能优异、环境友 好的二次化学电源技术。 至今，主要用于锂离子电池的正极材料是层状LiCoO2，其已广泛应用在小型电池，但它不适用 于高能动力电池，目前我国已达到的LiCoO2 正极材料生产能力约为5000 多吨每年；若电动自行 车，EV 或HEV 用锂离子电池得以发展，则材料的需求量更大。而我国长期以来就缺乏钴资源， 钴矿主要共（伴）生在铜、镍、铁矿中，截至1999 年底，我国累计探明钴储量47.1 万吨。由于 连年开采，我国钴储量逐年减少。寻求成本低、储量丰富的原材料替代钴已是刻不容缓。 另外从安全性角度看，大功率锂离子动力电池的正极材料如果还用做小型电池的锂钴氧化物，有 可能引起燃烧甚至爆炸，已陆续出现过几起手机电池爆炸事故，使人们对其产生了恐惧。要解决 安全问题，一定要换成安全性好的材料才不会有安全隐患。 1997 年，首次报道了橄榄石型的磷酸铁锂(LiFePO4)可用于锂离子电池正极材料，近年来国际上 普遍认为LiFePO4 是高能动力电池的最佳新型正极材料。其主要优点表现在：（1）能解决LiCoO2 及其他现有正极材料不能解决的安全问题：由于采用磷酸根取代了氧，在滥用条件下不会有氧气 析出，所以安全性能大大提高。（2）原料来源广泛，价格低廉：铁元素在地壳中含量十分丰富， 仅次于氧、硅、铝三种元素。（3）无毒、无污染，是真正的绿色能源。（4）循环寿命非常长， 可以满足电动车频繁充放电的需要。综上，LiFePO4 具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来 源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。对该类材料进行深入 研究并积极推进其产业化步伐，是解决电动车辆用长寿命、安全型、低成本的锂离子电池的关键， 该类材料的快速产业化不仅具有很大的经济效益，还具有深远的战略意义，有利于我国乃至全球 经济的可持续发展。 3、技术特点和技术水平 3.1 技术特点 本技术路线使用磷酸铁和碳酸锂作为主要原材料，采用一步反应法制备导电性能优异的磷酸铁锂， 主要先进性和创新性有： （1） 避开了其它合成方法中使用磷酸二氢铵为原料，产生大量氨气污染环境的问题。 （2）采用特殊的混料方法，使添加剂与锂源、铁源、磷源达到充分混合，而且无须干燥，直接 进行煅烧。添加剂在后续的反应中即可以起到还原的作用，也能形成对磷酸铁锂颗粒的包覆作用， 可以大大提高正极材料的导电性能。 （4） 采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，成本低廉，容易实现大批量生产。 （5） 本项目前采用全新工艺研制的磷酸铁锂材料克容量已达到或超过进口产品。 3.2 技术水平 基本参数 Li =4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2% 物理参数 松装密度 0.7g/cm3, 振实密度 1.3g/cm3, 中位径 2~3μ m 涂片参数 LiFePO4:C:PVDF=90:3:7 极片压实密度：2.1-2.4g/cm3 电化学性能 克容量155mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V 3.3 连续化、自动化情况 工艺过程以半自动机械为主，主要的烧结工艺采用连续式生产，即考虑了机械的工作效率，也兼 顾到人力资源的丰富，同时也降低了设备的维护费用。 4、原材料供应与外协配套 本项目开发所需的主要原材料为碳酸锂、磷酸铁，均为大宗化工产品，目前国内有多家生产厂商 供应，根据需要选择几家产品质量可靠，货源充足，价格合理的单位作为原材料的“协议供应商”， 以确保项目的顺利进行。一般采用现款