磷酸鐵鋰正極材料項(xiàng)目可行研究報(bào)告

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1、一概述1、項(xiàng)目名稱：磷酸鐵鋰電池正極材料2、項(xiàng)目單位：四川省有色冶金研究院3、合作伙伴：四川蜀祥投資有限公司4、企業(yè)基本概況：四川省有色冶金研究院成立于1960年，是我國(guó)西部重要的金屬新材料和有色冶金科研單位。國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，省屬國(guó)有獨(dú)資企業(yè)，擁有700多項(xiàng)研究成果。在有色金屬材料研發(fā)、礦產(chǎn)資源綜合開(kāi)發(fā)與利用研究領(lǐng)域具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，已發(fā)展成為科、工、貿(mào)為一體的科技創(chuàng)新型科研院所，在國(guó)內(nèi)外同行中有較大影響力，尤其是在新能源材料、電子無(wú)鉛焊接材料、航天軍工材料方面形成自己的特色。四川省有有色冶金研究院有在冊(cè)職工219人，其中科技人員占60％以上，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼人員，國(guó)家有色金屬工業(yè)跨世

2、紀(jì)中青年學(xué)術(shù)帶頭人，國(guó)家級(jí)科技成果評(píng)審專家等十三人。二、項(xiàng)目背景鋰離子電池是近年來(lái)發(fā)展最快的可充電電池，與其它蓄電池相比（如與鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸電池等），由于鋰離子電池比電容量高、循環(huán)性能好、無(wú)污染、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，目前在手機(jī)電池、筆記本電腦電池領(lǐng)域以壓倒性優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了市場(chǎng)份額。由于石油資源日趨枯竭，發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)是適應(yīng)于低碳經(jīng)濟(jì)的一種必要選擇，它將成為引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)極有前景的方向，電動(dòng)汽車的發(fā)展將大大減少汽車尾氣排放；同時(shí)，動(dòng)力電池將能夠?qū)﹄娋W(wǎng)谷電、水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能和原子能發(fā)電等不同形式電能進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換，可使電能得到充分利用；因此，鋰離子電池在電動(dòng)汽車、電力儲(chǔ)能等所需要

3、的大功率電池領(lǐng)域?qū)?huì)得到更大的發(fā)展。對(duì)鋰離子電池而言，其主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離膜、正負(fù)極材料等。一般來(lái)說(shuō)，在鋰離子電池產(chǎn)品組成成分中，正極材料占據(jù)著最重要的地位，正極材料的好壞，直接決定了最終二次電池產(chǎn)品的性能指標(biāo)。而正極材料在電池成本中所占比重可高達(dá)40％以上。目前應(yīng)用最廣泛的是層狀LiCoO2，有近90%的鋰電池以鈷酸鋰作正極材料，其主要應(yīng)用于移動(dòng)通信、筆記本電腦等便攜電器設(shè)備，但難以在大規(guī)模儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池中應(yīng)用。由于連年開(kāi)采，我國(guó)鈷儲(chǔ)量逐年減少。尋求成本低、儲(chǔ)量豐富的原材料替代鈷已是刻不容緩。錳酸鋰的優(yōu)點(diǎn)是倍率性能好，制備比較容易，成本較低。但是由于錳的溶解導(dǎo)致錳酸鋰結(jié)構(gòu)發(fā)

4、生改變，尤其是溫度高于55℃時(shí)容量衰減特別快，因此錳酸鋰的高溫性能和循環(huán)性能不佳。另外從安全性角度看，大功率鋰離子動(dòng)力電池的正極材料如果還用做小型電池的上述原料，有可能引起燃燒甚至爆炸，已陸續(xù)出現(xiàn)過(guò)幾起手機(jī)電池爆炸事故，使人們對(duì)其產(chǎn)生了恐懼。要解決安全問(wèn)題，一定要換成安全性好的材料才不會(huì)有安全隱患，特別是動(dòng)力電池，安全性問(wèn)題顯得更加突出。在動(dòng)力鋰離子電池的安全性問(wèn)題中，電極材料中的正極材料是關(guān)鍵，也是引發(fā)鋰離子動(dòng)力電池安全隱患的主要原因。因此，尋求高能量密度、高安全、環(huán)保和成本低廉的電極材料是動(dòng)力電池發(fā)展的關(guān)鍵。1997年，全球首次報(bào)道了橄欖石型的磷酸鐵鋰(LiFePO4)可用于鋰離子電池

5、正極材料。近年來(lái)，從安全和電池成本角度考慮，國(guó)際上普遍認(rèn)為L(zhǎng)iFePO4是高能動(dòng)力電池的最佳新型正極材料。磷酸鐵鋰作為最有希望在大功率動(dòng)力電池上應(yīng)用的鋰電池正極材料，其優(yōu)點(diǎn)有:1、超長(zhǎng)壽命。長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時(shí)率、0.2C）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池最多也就1—1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到７－８年。2、使用安全。磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問(wèn)題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會(huì)產(chǎn)生爆炸對(duì)消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰已經(jīng)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的安

6、全測(cè)試，即使在最惡劣的交通事故中也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。3、可在大電流條件下進(jìn)行快速充放電。在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)此性能。4、耐高溫。磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。5、大容量。6、無(wú)記憶效應(yīng)。7、綠色環(huán)保。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池與其他電池相比，還具有不含鉛、鎘等有毒有害元素的優(yōu)點(diǎn)，是一種幾乎不污染環(huán)境的綠色電池。由此可見(jiàn)，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池完全適合作為電動(dòng)車、混合動(dòng)力車的動(dòng)力能源材料和發(fā)電站儲(chǔ)能電源材料，應(yīng)用前景十分廣闊。我國(guó)政府非常重視電動(dòng)汽車的發(fā)展。2009年2月5日，財(cái)政部公布了由該部和科技

7、部出臺(tái)的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，北京等13城市已經(jīng)率先試點(diǎn)推廣節(jié)能和新能源汽車，在這些城市購(gòu)買節(jié)油率在40%以上的混合動(dòng)力乘用車，每輛可獲得最高5萬(wàn)元的補(bǔ)貼，純電動(dòng)汽車每輛補(bǔ)貼6萬(wàn)元。鼓勵(lì)在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，對(duì)推廣使用單位購(gòu)買節(jié)能與新能源汽車給予補(bǔ)助。成都是西部地區(qū)科技、文化和經(jīng)濟(jì)水平高度發(fā)達(dá)的中心城市，在發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池新能源產(chǎn)業(yè)，特