锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化进展

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1、锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化进展报告内容二、产业化现状与趋势一、发展背景三、市场分析四、产业风险能源危机与能源安全是当前世界各国面临的严峻挑战改善能源结构，实现能源多元化是国家发展的必然选择!一、发展背景温室效应与环境污染日益严重近100年中国年平均气温升高3.0～6.0℃,我国的煤炭、石油等能源消耗居世界第一。单位GDP能耗是发达国家的8~10倍，每年新增碳排放量世界第一。我国大城市大气的主要污染源：50%以上来自汽车排气污染。全球环境污染与能源危机迫切需求可持续发展的新型绿色清洁能源低碳经济是全球经济的发展趋势，中国亦是低碳经济的积极倡导者，电动汽车产业作为低碳经济的重要支柱，其潜

2、力不可估量形势严峻：化石能源的枯竭和污染解决途径：其它能源的利用与储存可充放化学电源高性能绿色二次电池体系动力电池节能与环保推动纯电动汽车（EV）、混合电动车（HEV）及动力电池的发展锂离子电池在动力电池中占优势，其发展成为左右电动汽车发展的关键因素锂离子动力电池的发展东芝雪弗莱比亚迪Enerdel电动汽车的发展锂离子电池高能量密度高功率密度高工作电压无记忆效应动力型锂离子电池已广泛应用于电动工具、动力玩具领域，并在EV(电动汽车)/HEV(混合动力电动汽车)、电动皮划艇、电动自行车等领域有广阔的应用前景。锂离子动力电池的发展高性能、低成本的电池材料的研究开发将对动力电池展起决定性作用研究

3、和开发资源丰富、环境友好、高安全长寿命的电极材料环境污染能源危机资源匮乏大型化锂离子电池的应用正极材料是锂离子电池技术的核心和关键。锂离子动力电池正极材料现状电动汽车用锂离子动力电池已成为市场和研发的热点。目前研究的主要正极材料包括锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、镍钴锰（NCM）体系指标LCO（钴酸锂）LMO(锰酸锂）NCM（三元系）NCA（二元系）LFP（磷酸铁锂）比能容(mAh/g)135~140100~120130~140160~180130~150倍率特性中优中中优低温性能优优优优差高温性能优差优优优循环特性（次）50030050050020000安全性差好较好差优成本高低较

4、高高低磷酸铁锂进展磷酸铁锂材料：结构稳定、安全性能好；资源丰富、成本低廉；循环性能好；耐过充性能好，有利于电池组合使用LiFePO4正极材料的理论电化学比容量为170mAh/g，相对金属锂的电极电位约为3.45V，理论能量密度为550Wh/Kg。LiFePO4和FePO4晶体在结构上的相似性保证了LiFePO4具有良好的循环性能磷酸铁锂材料的电化学特性A.Padhi,K.Monjundaswamy,J.Goodenough，J.Eelectrochem.Soc.1997，144，1188------首次报道LiFePO4，2002成立PhostechLithiumCo.Ravet,Y.Ch

5、ouinard,J.F.Magnan,S.Besner,M.Gauthier,andM.Armand,Abstract166,InternationalMeetingonLithiumBatteries,Como,Italy,May28-June,2000----碳包覆ChungSY,BlokingJT,ChiangYM.NatureMaterials，2002,2:123-128------离子掺杂，2003成立A123Co.J.Barker,M.Y.Saidi,andJ.L.Swoyer.ElectrochemicalandSolid-StateLetters,2003,6~3:A53

6、-A55---碳热还原法，Valence磷酸铁锂材料进展标志磷酸铁锂材料改性纯相LiFePO4的电子电导率为约为10-10S/cm，而且锂离子按照一维扩散方式进行，扩散系数为10-14cm2/s。改性研究细化尺寸体相掺杂表面包覆需要同时提高LiFePO4的离子导电性和电子导电性才能保证材料具有好的电化学性能。a.包覆炭黑b.包覆有机物热解炭改性途径-----碳包覆1）阻止内部颗粒接触，防止不正常晶粒长大；2）防止二价铁离子氧化；3）提高电子导电性。ab磷酸铁锂一种电子-离子混合导体，通过掺杂其它元素形成固溶体，影响材料的结构增加缺陷浓度，提高LiFePO4的离子导电性和电子导电性。但也有研

7、究认为离子掺杂的效果和可能性值得商榷。首先，缺乏能够证明高价离子真正占据了铁位或锂位的检测手段。其次，LiFePO4合成过程中产生的新导电相。再次，LiFePO4中存留碳可改善材料的导电性能，掩盖掺杂的作用。改性途径-----离子掺杂改性途径——表面包覆非晶离子导体最近麻省理工学院报道了超快充放电的LiFePO4材料，通过受控的非化学计量配比的方法形成包裹在纳米锂铁晶体外的只有5nm“非结晶体焦磷酸盐”薄膜，该快速的离子