锂离子动力电池正极材料产业化进展复习进程.ppt

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1、锂离子动力电池正极材料产业化进展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!2一、锂离子动力电池产业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，其潜力不可估量形势严峻：化石能源的枯竭

2、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正极材料的发展高性能、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和开发资源丰富、环境友好、高安全长寿命的正极材料环境污染能源危机资源匮乏动力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。二、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）

3、、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）5003005005002000安全性差好较好差优成本高低较高高低动力锂电池技术路线中日两国存在思路上的根本不同。欧美、中国大陆企业是在强调安全性的基础上致力于提高能量密度，因此磷酸铁锂才会成为首选。这也是中国政府的态度。不过，目前中国走锰酸锂路线的企业开始多了起来。日本企业则是在强调能量密度的同时想办法保证安

4、全，因此锰酸锂会成为首选，而且还会在锰酸锂中添加镍、铝等看上去不那么安全的元素。有某些企业如松下和NEC甚至选镍钴铝二元材料做为动力锂离子电池材料。三、锂离子电池正极材料的发展趋势尽管磷酸铁锂是目前乃至未来动力锂离子电池的首选正极材料，但是当今世界科技发展日新月异，在可预见的未来，以下几种正极材料都是未来动力锂离子电池的选项：1、高温型锰酸锂2、高安全性锂镍钴铝二元材料3、镍钴锰三元材料4、高容量富锂锰基固溶体材料5、磷酸盐材料1、高温型锰酸锂锰酸锂由于与目前普遍使用的钴酸锂、三元材料性质非常接近，其电池生产工艺非常成熟，动力电池生产线与现有生产线基本兼容，特别是日韩拟采

5、用18650型电池组合成动力电池模块的技术思路，使锰酸锂动力电池生产更容易实现。（2）锰酸锂的体积比能量优于磷酸铁锂锰酸锂的容量比磷酸铁锂低约25%，但其电压比磷酸铁锂高15%，且锰酸锂的压实密度高约40%，因此锰酸锂的体积比能量高于磷酸铁锂25-30%。（3）锰酸锂的一致性优于磷酸铁锂由于锰酸锂产品不含碳，产品参数波动很小，产品一致性非常好，这对动力电池生产非常有利锰酸锂唯一的缺点是高温循环性能较差，但目前日本已成功解决了此难题，据说高温55°C循环1000次，容量保持率高达90%。因此磷酸铁锂产业面临锰酸锂材料严重挑战。2、高安全性锂镍钴铝二元材料（NCA)相对于Li

6、CoO2材料，放电电压平台低0.1～0.2V，但容量要高30-50mAh·g-1，在能量密度上可提高10-20%。主要生产厂家：日本松下、户田、JFE：主要是在日本国内使用，如用于18650，容量可到3200mAh；。台湾铁研：韩国大井目前仍处于研发阶段。国内现状：目前有深圳天骄、浙江宁波金和、广州国光电器（与中南大学胡国荣教授课题组合作）开始小批量生产。NCA作为LiCoO2的替代品，能广泛应用于手机电池、笔记本电脑电池、摄相机电池、高档电动玩具电池等便携式电器电池；正在兴起的电动汽车电池和电动摩托车电池，以及新能源电网储能系统是潜在的巨大市场。美国特斯拉与日本松下合作

7、采用NCA做正极材料生产锂离子动力电池。TSL电动车汽车续航里程高达500KMNCA的缺点NCA合成困难，二价镍离子难以氧化成三价，需要在纯氧气气氛下产能氧化完全；NCA吸水性强，需要在10%湿度以下生产和保存。LiNiCoAlO2+H2O→NiO+LiOH+O2LiOH+CO2→Li2CO3Li2CO3+HF→LiF+CO2由于NCA吸水性强，存在以上反应，电池生产也需要在10%湿度以下条件才能正常生产。由于NCA容易放出O2，CO2等，电池容易气胀，最好采用18650型圆柱电池生产。特斯拉就是用的圆柱电池。镍钴锰三元材料目