磷酸铁锂正极材料稳定性探讨张世杰.ppt

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1、磷酸铁锂正极材料稳定性探讨张世杰副总工程师中国电子科技集团公司第十八研究所目录引言磷酸铁锂正极材料产业现状分析目前磷酸铁锂正极材料批产存在的主要质量问题产生质量问题的主要原因分析如何提高磷酸铁锂批次稳定性讨论1、引言采用磷酸铁锂正极材料制备的锂离子电池与其他正极材料制备的锂离子电池比较具有三个突出的特点：一是电池安全性好，电池在过充电、过放电、短路、针刺等试验条件下安全；二是电池充放电循环寿命长且容量保持率高，能够循环2000次且容量仍能保持90%；三是电池倍率放电能力强，可以几十倍率放电。因此，磷酸铁锂正极材料

2、被公认为是动力锂离子电池理想正极材料，也成为世人关注的“热点”。锂离子电池制造商在使用国产磷酸铁锂正极材料试验和生产电池过程发现：国产磷酸铁锂正极材料与国际先进同类产品相比仍有较大差距、一部分磷酸铁锂供应商提供的材料存在不同程度的质量问题、批次产品之间存在质量不稳定等问题。为此，国产磷酸铁锂正极材料质量一致性又成为人们关注的“焦点”。1、引言如何迅速解决磷酸铁锂正极材料生产中存在的关键技术问题、工艺技术问题和产品质量问题？如何提高磷酸铁锂批生产过程产品批次不稳定问题？更是从事磷酸铁锂正极材料技术研究、产品开发、中

3、试和批生产技术攻关工作者所面临的一大“难点”。本报告正是针对以上人们关心和关注的问题，结合实际工作中遇到的问题，浅谈一些粗浅的见解。2、磷酸铁锂正极材料产业现状分析国家高度重视磷酸铁锂正极材料的产业发展并给予经费支持，国家发改委、科技部、工信部、以及风险投资公司等都给予一定力度的经费支持磷酸铁锂正极材料工艺研究。如2008年4月国家电子基金主管部门采用招标方式出资支持磷酸铁锂正极材料技术攻关和产业发展。当时国内18家参加投标，可见磷酸铁锂正极材料在我国有多么“热”。一些大学和研究机构分别从不同的技术路线和工艺流程

4、均能制备出接近国际水平的磷酸铁锂正极材料科，其中某大学博士论文报导的磷酸铁锂正极材料振实密度达到1.2-1.5g/cm3以上、比容量达到140mAh/g。可见：科研水平已经接近国际先进水平，从技术原理上国内能够制备出高水平的磷酸铁锂正极材料。2、磷酸铁锂正极材料产业现状分析国内已经形成了一批磷酸铁锂正极材料生产商，产业初具规模，并把产品投向市场，提供给锂离子电池制造商使用。但是，大家普遍感到：目前国内磷酸铁锂正极材料批量生产技术还存在突出的工艺稳定性问题。突出表现在：一些大的锂离子电池制造商从磷酸铁锂材料平均粒径

5、、电极加工性、电极压实密度、实际比容量、循环寿命、倍率放电、温度特性、安全性等方面对国内几个磷酸铁锂材料供应商和Valence等国外供应商所提供的材料进行了非常系统的试验评价，客观的试验数据表明：国内磷酸铁锂批产产品与Valence等国外供应商产品比较仍有较大差距；表1：Valence公司产品与国产产品3个主要指标对比序号公司振实密度（g/cm3)比容量（mAh/g)循环寿命及容量保持率（%）1Valence公司1.51402000次、902国内厂家一1.0136500次、843国内厂家二1.2---------

6、---4国内厂家三1.2135(1C)2000次、855国内厂家四1.2-1.5------500次、98.46国内厂家五1.11402000次、827国内厂家六1.21301000次、968国内厂家七1.21452000次、809国内厂家八1.01501000次、902、磷酸铁锂正极材料产业现状分析一些锂离子电池制造商还反映一个现象：同一供应商提供的产品质量批次一致性差异较大、重复性很差；来源于工信部化学与物理电源质量监督检测中心的信息：磷酸铁锂正极材料制备的动力型锂离子电池在进行安全性能试验过程也发生电池爆炸

7、现象，估计与磷酸铁锂材料的质量有直接关系。磷酸铁锂正极材料市场需求和应用迫切要求我们刻不容缓的解决存在的产品存在的质量问题和批产不稳定的工艺技术问题。请看下面4个信息：第一、来源于2009年初中国化学与物理电源行业协会最新的统计数据见表2：2、磷酸铁锂正极材料产业现状分析表2：2005-2008年国内主要电池产品产量（单位：亿只）电池品种12005200620072008镍镉电池（亿只）13.8913.5129.9镍氢电池（亿只）11.5511.7812.712.9锂离子电池（亿只）8.5101214.5铅酸电池

8、（万KVAh）4334.57777.890009700锌锰电池（亿只）215.1210199190碱锰电池（亿只）50.73607080锂一次电池（亿只）66.88.810太阳电池（MW）200438108819002、磷酸铁锂正极材料产业现状分析可见：2008年中国锂离子电池产量达14.5亿只，以25%的速度在增加，若平均按每只1.5Ah容量、正极材料比容量140mAh