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”。
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、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
a)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；
b)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
发生电池爆炸现象，估计与磷酸铁锂材料的质量有直接关系。
c)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：
表2：2005-2008年国内主要电池产品产量（单位：亿只）
140mAh/g、利用率90%计算，每年的正极材料市场需求量为：17262吨。其中磷酸铁锂按20%的份额，则为：3452吨（存量市场）。
第二、来源于2009年7月在北京举办的电动汽车和动力电池展览会的调研信息，其中有两个突出的特点：其一、采用磷酸铁锂动力型锂离子电池作为电动轿车、电动大巴等解决方案的至少占参展的90%的比例；其二、电动自行车采用磷酸铁锂动力型锂离子电池作为电源解决方案的也占了绝大多数（打破了过去由传统的铅酸蓄电池“一统天下”的格局）。可见：磷酸铁锂锂离子电池在锂离子电池本身所占电池品种比例也逐渐扩大，这就意味着磷酸铁锂正极材料的市场份额逐步扩大。
第三、2009年初来源于工信部化学与物理电源质量监督检测中心的测试信息， 2007-2008年期间为行业内测试的锂离子电池中，磷酸铁锂锂离子电池品种占50%的比例、磷酸铁锂锂离子单体电池容量从1Ah到60Ah。
第四、根据2009年初国家对电动汽车产业产品销售给予经费补贴的政策预测未来磷酸铁锂材料需求市场，自该政策出台后，电动汽车制造商苦于买不到合格的电池、特别是锂离子动力电池。假设未来3-5年，我国年产1000万辆轿车中10%是电动汽车，
电池组能量在30-40kWh，若磷酸铁锂锂离子电池占50%的份额，则需要磷酸铁锂正极材料约为40000吨。
从用户关注的“焦点”得出：磷酸铁锂正极材料未来的增量市场急剧上升、但现状是在国内很难买到国产高质量的磷酸铁锂正极材料。
3、目前磷酸铁锂正极材料批产存在的主要质量问题
1.产品振实密度低。Valence公司磷酸铁锂材料的振实密度为1.5g/cm3，而国内在《电源技术》登广告的磷酸铁锂正极材料供应商提供的数据为1.2g/cm3，国内批产产品的水平通常在1.0g/cm3-1.2g/cm3。假设1只18650电池中磷酸铁锂正极设计体积为7cm3，采用1.5g/cm3振实密度的材料可装入10.5克；而采用1.2g/cm3振实密度的材料仅装入8.4克，两者差了约25%。
2.产品比容量低。国内科研和中试阶段磷酸铁锂材料做得好的达到150mAh/g-155mAh/g，而批产产品通常在120mAh/g-140mAh/g范围，而Valence公司磷酸铁锂材料稳定在140 mAh/g。若120mAh/g与140mAh/g两种质量水平材料比较，2只18650电池分别各装入12g两种材料，则2只电池的理论放电容量分别为1440 mAh和1680mAh，相差200 mAh的容量。
3.批次之间产品质量一致性差。国内锂离子电池制造商采购国产磷酸铁锂正极材料的采购标准非常实际，如果某个磷酸铁锂供应商提供的产品振实密度控制在1.2g/cm3、比容量稳定在130mAh/g-140mAh/g、其他性能符合要求，基本就满足了锂离子电池制造商的采购要求。关键是磷酸铁锂供应商提供的产品批次之间质量一致性不好、误差大，无疑给电池制造商带来了很多麻烦。
4.由材料制备的电极压实密度低。电池制造商在评价国内外磷酸铁锂材料试验表明：国外Valence等两个公司提供的磷酸铁锂材料制备电极的压实密度在2.2g/cm3-2.3g/cm3，国内供应商提供的磷酸铁锂材料制备电极的压实密度在2.0g/cm3-2.3g/cm3（数据分布很散）。试想：如果压实密度为2.0g/cm3与2.2g/cm3两种电极比较，假设电池正极体积设计为10 cm3，则两者之间差了2g，若材料比容量为120mAh/g、130mAh/g、140mAh/g和150mAh/g，两种压实密度电极制备的电池理论容量相差分别为240mAh 、260mAh、280mAh和300mAh。
5.反映在电极制备和电池性能上存在电极加工性差，电池充放电循环寿命及容量保持率低，倍率放电能力弱。磷酸铁锂正极材料质量优劣最终还是使用者评价最有说服力，电极加工性如何？由此正极材料制造的电池充放电循环寿命如何？电池倍率放电能力如何？是衡量磷酸铁锂正极材料综合性能的主要标准。Valence磷酸铁锂材料制造的18650锂离子电池容量达1600mAh、电池充放电循环2000次容量仍保持额定容量的90%、20C-30C放电容量仍能保持额定容量的90%以上，而国内磷酸铁锂正极材料供应商提供的产品与其相比差距较大，如国内某厂家提供的磷酸铁锂倍率放电特性为：145mAh /g(0.2C)、135mAh/g(1C)、125mAh/g(2C)、97mAh/g(5C)、68mAh/g(20C) 。此外，国产磷酸铁锂正极材料电极加工性与Valence公司产品比较也有差距。
4、产生质量问题的主要原因分析
导致磷酸铁锂批生产工艺不稳定、产品质量问题的原因是什么？分析产生的原因归纳起来主要包括：
1.技术未吃透。磷酸铁锂正极材料的生产技术确实有技术难度，磷酸铁锂对合成工艺条件的敏感性远远大于目前产业化的其他正极材料，即合
成的工艺条件要做到严格一致才能确保批次的稳定性。磷酸铁锂生产商乃至取得成果的科研机构对合成/生产关键技术和关键工艺过程的控制未吃透。所以，磷酸铁锂生产技术成果存在“先天不足”现象，有技术缺陷必然导致一定的后果。
2.在两个“过渡”建设过程缺乏系统工程设计。从科研成果向中试过渡和从中试向批生产过渡过程期间缺乏工艺技术系统工程设计的理念，单
纯或简单的过渡是造成生产工艺不稳定、产品出现质量问题的重要原因。如何解决好两个“过渡”中工艺技术的控制是提升磷酸铁锂产品批次稳定性的关键技术。
3.生产技术成果的“源头”与生产商转化过程的衔接出现问题。国内大部分磷酸铁锂生产商的技术成果来源于外部，而外部取得的磷酸铁锂生
产技术成果存在：第一、前面提到的“技术未吃透”的缺陷；第二、即便技术吃透了，但并未经过小批量的中试验证；第三、在前两种情况下其批生产的设备、工艺、材料等等状态在批生产中都会发生重大变化。试想，这样的科研成果一下过量到企业进行批生产，出现上述阐述的质量问题也是很正常的。
4.原材料状态控制问题。主要有三种情况：
第一种情况、在技术研究和开发（或中试）阶段选用的原材料等级为分析纯，而批产时没有进行试验验证就改为化学纯或工业纯，，导致批产产品物理性能和电性能与前期成果比较差距较大；
第二种情况、批产阶段，擅自更改原材料供应商而又没有进行有效的质量控制，导致出现批产产品出现质量问题；
第三种情况、没有按批生产的控制要求建立原材料采购标准、检验标准，导致采购控制出了问题。
5.生产工艺设备状态控制问题。
在从科研成果向中试的过渡、从中试向批产的过渡过程中，状态发生最大变化也是最难控制的关键技术问题之一是生产工艺设备控制问题，由此造成工艺失控或控制不到位而导致磷酸铁锂生产工艺不稳定。从试验室的合成小设备甚至瓶瓶罐罐的简易装置一下扩大到中试和批量生产所需的生产设备过程常出现的主要问题包括：
只注意生产工艺要求的设备功能特性，而忽视设备的技术工艺参数特性；
简单用原有的试验室的装置控制参数来确定大生产设备的技术控制参数；
扩产后，面对生产设备众多的技术参数对过程应该控制什么？茫然啦，或过多的控制设备参数；
选购关键设备时，没有对设备进行充分的试验验证，一旦投入生产，控制上发生问题；
在设备与设备之间的接口处，没有有效的工艺衔接，造成工艺控制失控。
6.生产工艺技术状态控制问题。这是在从科研成果向中试的过渡和从中试向批产的过渡过程中，导致磷酸铁锂生产工艺不稳定的又一、也是最突出的关键技术之一。从试验室科研成果固化的技术状态（各类技术文件软件和硬件规定）扩产到中试或批产，设备状态（前已阐述）、人员状态、环境状态、原材料和工序产品在设备中的摆放位置、生产工艺流程中物料的输入和输出状态、物料的防护状态、流程中物料的量值的急剧扩大等等都发生了巨大变化，还要用试验室固化的技术状态和试验室规定的控制参数来继续对批生产实施控制势必会造成生产的磷酸铁锂材料质量远远低于试验室的产品、技术状态不稳定势必会造成批产工艺不稳定、导致批次之间质量一致性差。
如何有效控制技术状态更改？？？是批生产管理控制的重点和难点。
5、如何提高磷酸铁锂批次稳定性
1.制定和完善企业的磷酸铁锂批生产管理标准。
批生产阶段与科研阶段最大的差别就是建立规范化、标准化的技术和管理体系，规范和确定批生产的管理要求。其中包括：
a.产品标准，企业应制定磷酸铁锂产品企业标准、工序产品标准，规定批生产追求的过程目标和成品目标；
b.作业操作标准，产品的固有质量是设计出来的、更是制造出来的。因此，作业者或操作者如何作业或如何操作对于控制产品质量尤为重要，始于原料投入过程终止于产品入库过程（更广泛讲应终止于产品交付过程）的整个流程中对涉及到产品质量形成过程操作者行为、人对设备和仪器的操作等应建立作业操作标准或规程；
c.采购标准，重新确认和编制磷酸铁锂批生产所需的原材料采购技术标准，规范原材料采购过程；
d.检验标准，编制原材料进货检验标准、工序半成品检验标准、成品检验标准，标准应包括：抽样方法、检验步骤、检验频次、判定准则、结论、记录等。
2.用试验验证的数据重新对批产工艺技术控制参数。由科研成果阶段确定的温度控制参数、压力控制参数、反应时间控制参数、研磨速度或搅拌速度或粉碎速度等控制参数、惰性气体保护控制参数等众多技术参数在扩大到批生产试验时应根据在大生产线上的运行试验验证结果，结合实际运行情况调整和确认批产工艺技术控制参数，从而提高批生产工艺技术的稳定性。
3.重新确认设备工艺参数。从小装置或小设备扩产到批生产的大设备，设备不仅仅是容积和产能的简单扩大、设备的功率和控制精度等也不是成倍数的扩大，设备控制状态发生了巨大变化，如小烘箱和小烧结炉与大烘箱和大烧结炉比较，其升温速度、降温速度、温度分布区域等设备工艺参数是不同的，显然两者的升温时间和降温时间等也不同，必须通过两者试验数据的等效比较，重新确认设备的工艺控制参数；其他设备也是如此。
4.采用统计技术的方法重新验证和确认批产工艺技术状态——技术状态稳定性和批产工艺统计状态——统计状态稳定性。在磷酸铁锂批生产工艺技术稳定性分析、改进和控制过程，采用SPC中控制图等方法，对关键过程的关键特性参数进行监控，查出工艺不稳定的异因、采取有效的纠正措施和预防措施、加以消除工艺不稳定的异因、使其不再出现、做好控制标准、达到工艺稳定的目的。表8给出了技术状态和统计状态的四种状态，其中技术状态往往是设计者或研究者制定的，而统计状态则是通过数学统计的方法产生的（应该是非常科学的）。
表3：工艺控制的四种状态
状态1表明批生产工艺的统计控制状态与技术控制状态同时达到稳态，是最理想的、也是我们追求的状态；
状态2表明批生产工艺统计控制状态未达到稳态，技术控制状态达到稳态；
状态3表明批生产工艺的统计控制状态达到稳态，技术控制状态未达到稳态；
状态4表明统计控制状态与技术控制状态均未达到稳态，是最不理想的状态。
显然，状态4是现场不能容忍的，需要加以调整，使之逐步达到状态1。从状态4调整到状态1的途径有二：状态4 →状态2 →状态1；
或状态4 →状态3 →状态1。究竟通过哪种途径应由技术经济分析来决定，国标GB/T4091—2001《常规控制图》中规定了8种判异准则。对于磷酸铁锂批生产工艺控制的关键点和关键参数的控制，企业要逐步学会使用控制图的统计方法，达到生产工艺技术的稳定性。
5.用系统的和工程化的设计理念建设磷酸铁锂生产线。目前国内磷酸铁锂材料生产线通常都是人对单机设备进行操作，而且大部分单机设备又是
非标设备，工序与工序的物流衔接都是人为或手工操作，设备与设备之间是隔离的。这种情况下，不仅导致工序过程不确定因素的增多，同时对
于有机溶剂液相技术路线的工艺还存在生产安全问题（不密闭的环境产生大量挥发性有机溶剂）。因此，进行设备与设备、工序与工序、物流的
输入与输出的工程化系统集成技术连接设计非常必要，不仅防止了生产过程的安全性问题、更消除了许多工艺过程不稳定因素，达到稳定生产工
艺的目的；同时可显著提高产能。
6.关键工序控制13要素。在磷酸铁锂材料生产工艺流程中，对关键工序（或过程）的控制非常重要，我们在批生产工艺技术实际工作中，提出了控制的13要素。具体包括：
a.工序能力或过程能力，或工序质量水平和管理水平，或工序合格率指标。通常用指数Cp、Cpk表示， Cpk是工序过程的“质量能力”与“管
理能力”二者综合的结果，其控制要求为：当过程处于稳态时，产品的质量特性值有99.73%落在合格范围内；
b.工序生产产能指标。在各种资源已经确定的条件下，工序产能由时间、设备资源、设施资源和操作者几个要素来确定，产能可以反映生产
工艺是否稳定？也可以达到对操作者技能量化评价的管理目的；
c.工序物料消耗定额指标，也包括能源消耗定额指标。实施物料消耗定额和能源消耗定额控制，即可达到降低产品制造成本的目的，又可促
使操作者提高工序成品率；物料消耗定额指标和能源消耗定额指标与生产工艺水平密切相关；
d.人的技能。包括工序涉及到的生产管理人员、工序操作人员、特殊工序操作人员和检验人员等，对人的控制标准由岗位能力要求来确定，
经过岗位技能培训取得合格资格后才能上岗；
e.设备（前面已阐述）；
f.材料（原采购前面也阐述）。材料在生产作业现场的控制是工序控制的主要内容，控制材料的消耗指标、材料的批次、材料的搁置与防护
和废料的处置；
g.作业文件。文件编制者要从使用者如何正确使用的角度编制文件，操作标准或规程必须适用与操作者操作；
h.环境。磷酸铁锂批生产工艺环境包括：温度、湿度、洁净度、压力、惰性气体保护等要求，在工序工艺控制中，一是要在文件中明确工序
的工艺环境要求；二是要配置资源以实现其工艺环境条件；三是建立工艺环境控制监测方法并实施监测；四是要发现问题及时纠正并形成记录；
i.检验或测量。指工序产品的检验或测量；
j.多余物或杂质。对磷酸铁锂生产现场的多余物和杂质进行控制，确保生产的产品杂质含量满足要求；
k.产品标识和可追溯性。这是实施生产批次管理和现场管理的重要内容，包括产品标识、产品的状态和可追溯性标识；
l.产品防护。实际工作中发现，生产后有的产品是合格的，但由于忽视了对工序产品的防护，在现场中不经意被损坏，造成浪费，非常可惜。
因此，产品防护是生产现场管理不可忽视的重要环节；
m.工序记录。记录是一种客观证据，应根据各自企业的生产工艺特点确定所需的记录。
7.各企业应结合生产工艺中存在的问题进行批生产工艺改进。存在批生产工艺和产品质量不稳定问题的磷酸铁锂制造商应策划改进工艺，其
步骤为：
第一、识别自身存在的问题是什么？
第二、分析并找出产生不稳定的原因；
第三、提出工艺技术和管理改进的量化把目标，如合格率的提高目标、批产批次质量一致性目标等；
第四、制定工艺改进技术措施、管理措施和改进计划；
第五、为工艺改进过程配置必要的资源；
第六、实施改进活动；
第七、测量改进结果；
第八、重新确认工艺文件或工艺规程。
6、讨论
磷酸铁锂批生产工艺技术几点看法：
●同一种技术路线，工艺流程和工艺过程越简单越好；
●工序控制的特性参数要适中；
●特别要强调工艺可操作性；
●工艺实现过程能“静态”实现的、不要“动态”实现；
●选择工艺设备能“卧式”的、不要“立式”。
磷酸铁锂材料的制备方法主要有： （1）高温固相法：J.Barker等就磷酸盐正极材料申请了专利，主要采用固相合成法。以碳酸锂、氢氧化锂等为锂源，草酸亚铁、乙二酸亚铁，氧化铁和磷酸铁等为铁源，磷酸根主要来源于磷酸二氢铵等。典型的工艺流程为：将原料球磨干燥后，在马弗炉或管式炉内于惰性或者还原气氛中，以一定的升温加速加热到某一温度，反应一段时间后冷却。高温固相法的优点是工艺简单、易实现产业化，但产物粒径不易控制、分布不均匀，形貌也不规则，并且在合成过程中需要使用惰性气体保护。 （2）碳热还原法：这种方法是高温固相法的改进，直接以铁的高价氧化物如Fe 2O 3 、LiH 2 PO 4 和碳粉为原料，以化学计量比混合，在箱式烧结炉氩气气氛中于70 0℃烧结一段时间，之后自然冷却到室温。采用该方法做成的实验电池首次充放电容量为151mAh/g。该方法目前有少数几家企业在应用，由于该法的生产过程较为简单可控，且采用一次烧结，所以它为LiFePO 4 走向工业化提供了另一条途径。但该法制备的材料较传统的高温固相法容量表现和倍率性能方面偏低。 （3）水热合成法：S.F.Yang等用Na 2HPO 4 和FeCL 3 合成FePO 4 .2H 2 O，然后与CH 3 C OOLi通过水热法合成LiFePO 4 。与高温固相法比较，水热法合成的温度较低，约 150度～200度，反应时间也仅为固相反应的1/5左右，并且可以直接得到磷酸铁锂，不需要惰性气体，产物晶粒较小、物相均一等优点，尤其适合于高倍率放电领域，但该种合成方法容易在形成橄榄石结构中发生Fe错位现象，影响电化学性能，且水热法需要耐高温高压设备，工业化生产的困难要大一些。据称Pho stech的P 2 粉末便采用该类工艺生产。 （4）液相共沉淀法：该法原料分散均匀，前躯体可以在低温条件下合成。将Li OH加入到（NH 4） 2 Fe（SO 4 ） 3 .6H 2 O与H 3 PO 4 的混合溶液中，得到共沉淀物，过滤 洗涤后，在惰性气氛下进行热处理，可以得到LiFePO 4 。产物表现出较好的循环稳定性。日本企业采用这一技术路线，但因专利问题目前尚未大规模应用。（5）雾化热解法：雾化热解法主要用来合成前躯体。将原料和分散剂在高速搅拌下形成浆状物，然后在雾化干燥设备内进行热解反应，得到前躯体，灼烧后得到产品。 （6）氧化-还原法: 该法能得到电化学优良的纳米级的磷酸铁锂粉体，但其工艺很复杂，不能大量生产，只适合实验室研究。
锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究 学号：093112158姓名：刘畅 （中南大学，材料科学与工程学院，湖南长沙 410083） 摘要：Li3V2(PO4)3因具有优异的电化学性能，成为目前倍受关注的锂离子电池正极材料。介绍了单斜结构磷酸钒锂[α- Li3V2(PO4)3]的结构及充放电机理，概述了几种主要的制备Li3V2(PO4)3方法，包括了固相法、溶胶-凝胶法、微波法。同时阐述了几种主要方法用来对Li3V2(PO4)3电化学性能进行改性研究，对该材料的发展前景进行了展望。 关键词：正极材料Li3V2(PO4)3锂离子电池 目前, 锂离子电池因其具有灵便、安全性好、循环寿命长、无记忆效应、无污染、高的单电池电压及高能量密度等优良特性,已成为当今便携式电子产品的可再充电式电源的主要选择对象之一。锂离子二次电池的性能和成本在很大程度上取决于正极材料的电化学性能和成本。 研究发现,以磷酸根聚阴离子为基础的正极材料能够产生比较高的氧化还原电位，而且锂离子扩散的通道加大,能够很好地进行嵌脱锂的反应，此外此类型正极材料还具有良好的安全性、热力学稳定性及较高的放电比容量[1-3] 。 在过渡金属元素中,钒的化学性质十分活泼,是典型的多价过渡金属元素,目前研究发现具有储锂性能的含钒磷酸盐体系正极材料主要有LiV2PO4 F，Li3V2 -(PO4)3，LiVP2O7和VOPO4/LiVOPO4等。其中，单斜晶系磷酸钒锂[α-Li3V2(PO4)3]是一种很有前途的锂离子电池正极材料。它具有一般聚阴离子材料高稳定性、高容量及高电位的特点，近年来也备受人们的关注。同时我国有丰富的钒矿资源，尽管资源没有铁丰富，但钢铁冶炼渣中存在含量比较高的钒。因此从经济和环境角度来看，α-Li3V2( PO4 ) 3锂电池正极材料的开发具有非常重大的意义和价值。1α-Li3V2 (PO4)3的结构及充放电机理 1. 1α-Li3V2 (PO4)3的结构 α-Li3V2(PO4)3属于P21 /n空间群，晶胞参数为[4] ：a = 86.22 nm, b = 86.24 nm，c = 120.36 nm，β= 90.452°，V = 8.949×105 nm3，其晶胞结构如图1[5]所示。单斜结构[6]由VO6八面体和PO4共用氧原子顶点的三维框架构成。每个VO6八面体通过顶点与6个PO4四面体连接,而每个PO4四面体与4个VO6八面体连接。通过这种连接方式构成了三维网状V2(PO4)3单元结构, Li+位于晶胞中形成12个四面体空
磷酸铁锂正极材料项目 简述 磷酸铁锂是近年来发展较快的锂电池正极材料，其分子式LiMPO4，Lithium Iron Phosphate ，简称LFP正极材料，其结构为橄榄石型结构，有高稳定性，和目前锂材料最大的不同是不含钴等贵重元素，没有毒性，原料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。其工作电压适中（3.2V）、电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。用作电池的磷酸铁锂材料一般颜色为灰白色，经过包裹碳后成为黑色粉末。 磷酸铁锂具有以下几个重要的优点： （1）高性价比，目前，一般国内磷酸铁锂的价格为每吨25万元，国外产品的价格约在30万元以上。我们产品的性能基本上同国内外的主流产品，材料成本和消耗成本（电源，燃料和人工费用）约在8-10万左右，利润率较好。 （2）磷酸铁锂的单位容量约为钴酸锂的75%，成本只相当于钴酸锂的三分之一左右，而且没有爆炸等危险，无毒性，电池循环寿命约是锂电池的4-5倍，高于锂电池8-10倍高放电功率（可瞬间产生大电流），加上同样能量密度下整体重
量，约较锂电池减少30-50%，其在动力电池市场上有更广阔的前景。 建设主要内容： 计划建设年产6000吨磷酸铁锂材料生产基地，项目占地100亩，总建筑面积9000平方米。建设研发中心、原料库、成品库、加工车间及办公区域。项目分两期建设，其中一期总投资1亿元，形成年产2000吨磷酸铁锂材料产能。二期总投资4亿元，达到年产6000吨产能水平。购置设备有实验合成用气氛反应炉及控制设备台、高温纤维加热炉、高能量密度介质搅拌磨、无污染型介质搅拌磨、真空干燥箱、混合机、X射线沉降粒度仪、电超声法纳米粒度仪、比表面吸附仪等，设备总价2500万元。 总投资 5亿元，其中企业自筹3.5亿元，国内银行贷款1.5亿元 经济效益分析 按年生产6000吨磷酸铁锂材料计算，销售收入6000*25万元，利润总额6亿元，实现利税4亿元。
磷酸铁锂正极材料制备方法比较 A．固相法 一．高温固相法 1．流程：传统的高温固相合成法一般以亚铁盐（草酸亚铁，醋酸铁，磷酸亚铁等），磷酸盐（磷酸氢二铵，磷酸二氢铵），锂盐（碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂及磷酸锂等）为原料，按LiFePO4分子式的原子比进行配料，在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气体)中一步、二步或三步加热，冷却后可得LiFePO4粉体材料。 例1：C.H.Mi等采用一:步加热法得到包覆碳的LiFePO4，其在30℃，0.1 C 倍率下的初始放电容量达到160 mAh·g-1；例2：S.S.Zhang等采用二步加热法，以FeC:2O4·2H2O和LiH2PO4为原料，在氮气保护下先于350~380℃加热5 h形成前驱体，再在800℃下进行高温热处理，成功制备了LiFePO4/C复合材料，产物在0.02 C倍率下的放电容量为159 mAh·g-1；例3：A.S.Andersson等采用三步加热法，将由:Li2CO3、FeC2O4·2H2O 和(NH4)2HPO4组成的前驱体先在真空电炉中于300℃下预热分解，再在氮气保护下先于450℃加热10 h，再于800℃烧结36 h，产物在放电电流密度为2.3 mA·g-1时放电，室温初始放电容量在136 mAh·g-1左右；例4：Padhi等以Li2CO3，Fe(CH3COO)2，NH4H2PO4为原料，采用二步法合成了LiFePO4正极材料，其首次放电容量达110 mA·h /g；T akahashi 等以LiOH·H2O, FeC2O4·2H2O，(NH4)2HPO4为原料，在675、725、800℃下,制备出具有不同放电性能的产品,结果表明,低温条件下合成的产品放电容量较大；例5：韩国的Ho Chul Shin、Ho Jang等以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料,添加5wt%的乙炔黑为碳源、以At+5%H2为保护气氛,在700℃下煅烧合成10h,得到碳包覆的LiFePO4材料。经检测表明,用该工艺合成的LiFePO4制备的电池放电平台在3·4-3·5V之间，0·05C首次放电比容量为150mA·h/g；例6：高飞、唐致远等以醋酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料,聚乙烯醇为碳源。混料球磨所得粒径细小，分布的悬浊液。然后将悬浊液采用喷雾干燥的方法制得LiFePO4前驱体,再通过高温煅烧合成LiFePO4/C正极材料，首次放电比容量最为139·4mA·h/g,并具有良好的循环性能,经10C循环50次后,比容量仅下降0·15%；例7：赵新兵、周鑫等以氢氧化锂、磷酸铁、氟化锂为原料,，聚丙烯为碳源，先在500℃下预烧，再在700℃下煅烧合成具有F掺杂的LiFePO酒精为球磨介质4/C材料，电化学测试结果表明，LiFePO3·98F0·02/C 具有最佳放电特性，在1C倍率充放电下比容量为146mA·h/g。 2．优点：工艺简单、易实现产业化 3．缺点：颗粒不均匀；晶形无规则；粒径分布范围广；实验周期长；难以控制产物的批次稳定性；在烧结过程中需要耗费大量的惰性气体来防止亚铁离子的氧化；所生产的LiFePO4粉末导电性能不好，需要添加导电剂增强其导电性能 4．改性：添加导电剂（多用蔗糖，乙炔黑，聚乙烯醇，聚丙烯等碳源）增强其导电性能二．碳热还原法 1.流程：碳热还原法也是高温固相法中的一种，是比较容易工业化的合成方法，多数以氧化铁或磷酸铁做为铁源，配以磷酸二氢锂以及蔗糖等碳源，均匀混合后，在高温和氩气或氮气保护下焙烧，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。 例1: 杨绍斌等以正磷酸铁为铁源，以葡萄糖、乙炔黑为碳源，采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂。研究发现：双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5 mAh/g，倍率放电性能仍具有优势，10 C时容量保持率为88.1%；例2：Mich等以分析纯的FePO4和LiOH为原料，聚丙烯为还原剂，合成的材料在0.1 C及0.5 C倍率下首次放电比容量分别为160 mAh/g 和146.5 mAh/g；例3：P.P.Prosini 等以(NH4)2Fe(SO4)2和NH4H2PO4为原料首先合成FePO4，然后用LiI还原Fe3+，并在还原性气氛下(Ar:H2=95:5）于550℃加热1 h后合成了最终样品，其在0.1C倍率下的室温
锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究进展.txt26选择自信，就是选择豁达坦然，就是选择在名利面前岿然不动，就是选择在势力面前昂首挺胸，撑开自信的帆破流向前，展示搏击的风采。本文由hnzzwxf贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 ２２ ? ７ 材料导报 ２１年５月第２００４卷专辑１５ 锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究进展 刘丽英，海燕陈炼。翟玉春。张，， （广东工业大学材料和能源学院，州５８０；２迈科科技有限公司，莞５３０；１广１０６东２８０３东北大学材料和冶金学院，阳１００）沈１０４ 摘要 磷酸钒锂是一种新型的锂离子电池正极材料，电化学性能受合成方法及工艺条件的影响。介绍其 了。（０４。ＶＰ）的结构特点及充放电过程的电化学特征。全面综述了采用固相反应法、溶胶一胶法及微波法凝等制备磷酸钒锂的研究现状，比较了各种方法的利弊。并 关键词锂离子电池正极材料磷酸钒锂合成方法 ＲｅｅｒｈＰｒｇｅｓｉｔｏｅＭａｅｉｌｔｉｍｎｄｕＰｈｓｈａｅｓａｃｏｒｓｎＣａｈｄｔｒａｓＬｉｈｕＶａａｉｍｏｐｔ ｆｒＬｉｈｉ－ｏｔｅｙｏｔｕｉｎＢａｔｒｍ ＬＩＬｙｎ，ＺＡＮＧａｙｎ，ＣＨＥＮａ。ＵｉｉｇＨＨｉａＬｉｎ，ＺＨＡＩＹｕｈｎｃｕ。 （ＦａｕｔｆＭａｅｉｌｎｅｇＧｕｎｄｎｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙＧｕｎｚｏ１０６；２ＭｃｉＴｅｈｏｏｙ１ｃｌｙｏｔｒａａｄＥｎｒｙ，ａｇｏｇＵｎｖｒｉｏｃｎｌｇ，ａｇｈｕ５８０ｙＮａｒｃｎｌｇ Ｃ．ｔ，ｏｇｕｎ５３０；Ｉｓｔｔｏｔｒｌ８ｔｌｒｙＮｒｅｓｅｎＵｎｅｓｙＳｅｙｎ１０４ｏＬｄＤｎｇａ２８０３ｎｔｕｅｆｉＭａｅｉｓＬａＭｅａｌｇ，ｏｔａｔｒｉｒｉ，ｈｎａｇ１００）ｕｈｖｔ ＡｂｔａｔｓｒｃＬｔｉｍａａｉｍｈｓｈｔｓａｎｗｙｅｏａｈｄｔｒａｏｉｉｍ－ｏａｔｒ，ｏｅｅｅ—ｉｈｕｖｎｄｕｐｏｐａｅｉｅｔｐｆｃｔｏｅｍａｅｉｌｆｒｌｈｕｉｎｂｔｅｙｗｈｓｌｃｔ ｔｏｈｍｉａｒｐｒｉｓａｅａｆｃｅｙｓｎｈｓｓｍｅｈｄｎｒｃｓｏｄｔｎ．ｎｒｄｃｉｎｏｈｔｕｔｒｌｎｒｃｅｃｌｏｅｔｒｆｅｔｄｂｙｔｅｉｔｏｓａｄｐｏｅｓｃｎｉｏｓＡｎｉｔｏｕｔｏｆｔｅｓｒｃｕａｄｐｅｉａ ｅｅｔｏｈｍｉｌｃａａｔｒｔｃｎｃａｇ－ｉｃａｇｒｃｓｅｆＬ．（））ｉｒｖｄｄＴｈｅｅｒｈｐｏｒｓｅｎｌｃｒｃｅｃｈｒｃｅｉｉｓｉｈｒｅｄｓｈｒｅｐｏｅｓｓｏ３ａｓＶ２Ｐ
磷酸铁锂正极材料制备方法比较 A.固相法 一. 高温固相法 1.流程：传统的高温固相合成法一般以亚铁盐(草酸亚铁，醋酸铁，磷酸亚铁等) ，磷酸盐(磷酸氢二铵，磷酸二氢铵)，锂盐(碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂及磷酸锂等)为原料，按LiFeP04分子式的原子比进行配料，在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气体)中一步、二步或三步加热，冷却后可得LiFeP04粉体材料。 例1: C.H.Mi等采用一：步加热法得到包覆碳的LiFeP04，其在30 C, 0.1 C 倍率下的初始放电容量达到160 mAh g-1 ;例2 : S.S.Zhang等采用二步加热法，以 FeC:2O4 2H2O和LiH2PO4为原料，在氮气保护下先于350~380 C加热5 h形成前驱体，再在800 C下进行高温热处理，成功制备了LiFePO4/C复合材料，产物在0.02 C倍率下的放 电容量为159 mAh g-1 ;例3 : A.S.Andersson等采用三步加热法，将由：Li2CO3、FeC2O4 2H2O 和(NH4)2HPO4组成的前驱体先在真空电炉中于300 C下预热分解，再在氮气保护下先于 450 C加热10 h，再于800 C烧结36 h，产物在放电电流密度为2.3 mA g-1时放电，室温初始放电容量在136 mAh g-1 左右；例4: Padhi 等以Li2CO3 , Fe(CH3COO)2 , NH4H2PO4 为原料，采用二步法合成了LiFePO4正极材料，其首次放电容量达110 mA h /g ; Takahashi 等以LiOH H2O, FeC2O4 2H2O , (NH4)2HPO4 为原料，在675、725、800 C下,制备出具有不同放电性能的产品，结果表明，低温条件下合成的产品放电容量较大；例5:韩国的Ho Chul Shin、Ho Jang等以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料，添加5wt%的乙炔黑为碳源、以 At+5%H2为保护气氛,在700 C下煅烧合成10h,得到碳包覆的LiFePO4材料。经检测表明，用该工艺合成的LiFePO4制备的电池放电平台在3 4-3 5V之间，0 05C首次放电比容量为150mA h/g ;例 6 :高飞、唐致远等以醋酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料，聚乙烯醇为碳源。混料球磨所得粒径细小，分布的悬浊液。然后将悬浊液采用喷雾干燥的方法制得LiFePO4 前驱体，再通过高温煅烧合成LiFePO4/C正极材料，首次放电比容量最为139 4mA h/g,并具有良好的循环性能，经10C循环50次后，比容量仅下降0 15% ;例7:赵新兵、周鑫等以氢氧化锂、磷酸铁、氟化锂为原料，，聚丙烯为碳源，先在500 C下预烧，再在700 C下煅烧合成具有F掺杂的LiFePO酒精为球磨介质4/C材料，电化学测试结果表明，LiFePO3 98F0 02/C 具有最佳放电特性，在1C倍率充放电下比容量为146mA h/g。 2?优点：工艺简单、易实现产业化 3?缺点：颗粒不均匀；晶形无规则；粒径分布范围广；实验周期长；难以控制产物的批次 稳定性；在烧结过程中需要耗费大量的惰性气体来防止亚铁离子的氧化；所生产的LiFePO4 粉末导电性能不好，需要添加导电剂增强其导电性能 4?改性：添加导电剂(多用蔗糖，乙炔黑，聚乙烯醇，聚丙烯等碳源)增强其导电性能 二. 碳热还原法 1.流程：碳热还原法也是高温固相法中的一种，是比较容易工业化的合成方法，多数以氧化铁或磷酸铁做为铁源，配以磷酸二氢锂以及蔗糖等碳源，均匀混合后，在高温和氩气或氮气 保护下焙烧，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。 例1:杨绍斌等以正磷酸铁为铁源，以葡萄糖、乙炔黑为碳源，采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂。研究发现：双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5 mAh/g，倍率放电性能仍具 有优势，10 C时容量保持率为88.1% ;例2 : Mich等以分析纯的FePO4和LiOH为原料，聚丙烯为还原剂，合成的材料在0.1 C及0.5 C倍率下首次放电比容量分别为160 mAh/g 和146.5 mAh/g ; 例3 : PP.Prosini 等以(NH4)2Fe(SO4)2和NH4H2PO4为原料首先合成FePO4,然后用LiI还原Fe3+，并在还原性气氛
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”。 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、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
电极正极材料磷酸铁锂初步调研报告一、锂电池正极材料情况简介
目前取代钴酸锂材料有两个方向：
一是在动力电池领域，锰酸锂和磷铁酸锂是最有希望的材料； 二是在通讯电池领域，镍钴酸锂和三元材料是最有希望代替钴酸锂的正极材料。 1.3正极材料的首选：磷酸铁锂 磷酸铁锂电池的出现，让混合动力、纯电动汽车的发展前景更为明朗，因为其动力、充电后续驶时间和成本上有很大改进。同时，磷酸铁锂的成本也要低于锰酸锂。磷酸铁锂是由 资源丰富的元素构成，价格低，而且毒性也低，有利于环境保护。由于磷与氧元素结合力强，即使电池内部发生某种短路也不会释放氧气，造成火灾危险性少。与钴酸锂型蓄电池相比，其安生性显著提高。但其致命弱点则是“导电性”不好，目前解决这一问题的主流技术有用导电碳包覆颗粒、用金属氧化物包覆颗粒、用纳米制程让颗粒微粒化等。若该问题得到有效解决，磷酸铁锂的巨大优势将促其成为车用电池的首选材料。 二、磷酸铁锂合成技术情况 正极材料的工艺极大地影响了电池的性能，因此提高和改良工艺是电池产业化的一个重要的因素。下面我们来了解几种工艺法，比较一下各自的优缺点： 1. 高温固相法 高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法，也是最成熟的方法。通常以铁盐(如草酸亚铁 FeC2O4 · 2H2 O、磷酸盐 (如磷酸氢二铵(NH4 2 HPO4 和锂盐(如碳酸锂Li2CO 3为原料，按化学计量比充分混匀后，在惰性气氛中先经过较低温预分解，再经高温焙烧，研磨粉碎制成。 优点： 高温固相合成法操作及工艺路线设计简单，工艺参数易于控制，制备的材料性能稳定，易于实现工业化大规模生产。 缺点：
锂电池正极材料--生产磷酸铁锂的上市公司一览 本文来自：财富赢家https://www.doczj.com/doc/1d1861260.html, 作者：冬季风点击1055次 原文：https://www.doczj.com/doc/1d1861260.html,/viewthread.php?tid=145421 上市公司, 正极, 锂电池, 磷酸, 生产 磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。目前全球已经有很多厂家开始了工业化生产，国外美国Valence（威能）公司和A123（高博），国内天津斯特兰，北大先行等。其特点是放电容量大，价格低廉，无毒性，不造成环境污染。世界各国正竞相实现产业化生产。 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。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。 [1]、杉杉股份 （600884）： 湖南杉杉新材料有限公司，控股75％。主要生产锂离子电池正极材料，是中国国内发展最快、规模最大的锂离子电池正极材料制造商。拥有年产5000吨锂电正极材料的生产规模，钴酸锂年生产能力为4000吨，锰酸锂500吨。目前产品有钴酸锂、锰酸锂、镍钴二元系、镍钴锰三元系、磷酸铁锂等。2007年钴酸锂占国内市场份额的40%以上，稳稳占据全国第一、世界第三的锂离子电池正极材料生产商地位。长沙杉杉动力电池有限公司，控股82％。主要生产锂离子动力电池。目前有钢壳液态锂离子电池、聚合物锂离子电池等几十种动力电池产品。产品材料体系有锰酸锂系列、磷酸亚铁锂系列、三元体系电池。 [2]、中国宝安 （000009）： 在锂电池正负极材料上拥有绝对的行业话语权。主要通过2家控股子公司进行。控股55％的贝特瑞公司是国内唯一的锂电池碳负极材料标准制定者；也是国内唯一的锂电池磷酸铁锂正极材料标准制定者，贝特瑞公司，控股55%。是锂电池碳负极材料和磷酸铁锂正极材料的龙头。锂电池碳负极材料国内第一，市占率80%，全球第二；磷酸铁锂正极材料国内第一，目前全球第三。贝特瑞09年碳负极材料产能是6000吨/年，磷酸铁锂正极材料产能是1500吨/年。天骄公司，控股75%。主营的三元正极材料，08年销量居国内第一，市场占有率30-40%。08年三元正极材料产量805吨，销量665吨；09年保守产能是1400吨，负极材料钛酸锂180吨，正极材料磷酸铁锂09年6月达产，年产能是150吨。 [3]、金瑞科技 （600390）： 正极材料是锂离子电池中成本最高的部分。钴酸锂（LiCoO2）是目前唯一已经大规模产业化并广泛应用于商品锂离子电池的正极材料。公司子公司长远锂科（公司占16％，大股东占84%）是专业生产钴酸锂的高新技术企业。05年钴酸锂年产量达1500吨，其中采用具有自主知识产权的湿法新技术生产的球状钴酸锂为1000吨。08年金瑞科技开展了磷酸亚铁锂制备技术和镍钴锰酸锂三元材料的研究。新型锂离子正极材料镍钴锰酸锂其比容量比钴酸锂高出30%以上。
磷酸铁锂电池简介 1.磷酸铁锂电池定义 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 2.磷酸铁锂正极材料 磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定。同时，该材料无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点，是目前电池界竞相开发研究的热点。该材料具有发上图所示的晶体结构。工作电压范围：2.5～3.6V，平台约3.3V，比钴酸锂电池3.7V低一些。由于该材料导电性差，需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒，或者往磷酸铁锂颗粒表面包覆导电碳材料，提高材料的电子电导率；或掺杂金属离子来提高导电性。这样材料的密度低，做成电池的体积比容量低，只有180Wh/L（钴酸锂可做到400Wh/L 以上），在小电池领域，同样尺寸电池只有现有电池容量的一半不到。 3.磷酸铁锂的优点: （1）安全。磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。绝不用担心爆炸。 （2）稳定性高。包括高温充电的容量稳定性，储存性能等。这是最大的优点。 （3）环保。整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。不像钴是有
毒的物质。 （4）价格便宜。 4.磷酸铁锂的缺点： （1）导电性差，目前可通过添加C或其它导电剂得到解决。即：LiFePO4/C正极。 （2）振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5，电池极片的面密度低，所以同样型号的电池容量更低。从消费便携电子产品上看，磷酸铁锂没有前途，在特定的电池领域使用较有优势，如动力电池。 （3）制造成本偏高，在电池生产上加工困难、倍率放电不稳定(需要特定的电池工艺配合,受工艺影响很大)。 （4）技术还未成熟。由于振实密度低，比表面积大，需要改变电池先行工艺。而且电解液也需重新开发适用的电解液体系，用现有的成熟电解液难发挥其性能。没有批量配套的保护线路和充电器，较难在现有的电子设备上发挥出其特性，需要一个整体的行业整合。 5.磷酸铁锂电池产业：优势分析 （1）磷酸铁锂产业符合政府产业政策的导向，各国都把储能电池和动力电池的发展放在国家战略层面高度，配套资金和政策支持的力度很大，中国在这方面有过之而不及，过去关注镍氢电池，现在则把目光更多的集中到磷酸铁锂电池上。 （2）LFP代表了电池未来发展的方向，随着技术成熟，甚至可能成为
磷酸铁锂公司企业名录 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
1、深圳市比克电池有限公司 成立于2001年8月，美国纳斯达克上市公司，注册资本8260万美元，是一家集锂电池研发、生产、销售为一体的国家高新技术企业。比克工业园区坐落于深圳东部大鹏湾占地26万平方米，员工6000余人。 2、湖南杉杉新材料有限公司 是由宁波杉杉股份有限公司（占75%的股份）和中南大学（占25%的股份）联合创办。成立于2003年11月，锂离子电池正极材料制造商，是湖南省高新技术企业，专业致力于生产锂离子电池正极材料，以钴酸锂为主要产品，应用于便携式资讯设备如手机、笔记本电脑、移动DVD、数码相机、电动工具等领域，同时于2004年3月正式推出了锰酸锂，应用于电动交通工具等大型动力电源领域。 目前产品有钴酸锂、锰酸锂、镍钴二元系、镍钴锰三元系、磷酸铁锂等。 中国锂电池正极材料行业重点企业简介 二、中国宝安集团股份有限公司 三、厦门钨业股份有限公司 四、中信国安盟固利电源技术有限公司 五、石家庄市中洲实业总公司 六、湖南瑞翔新材料有限公司 七、宁波金和新材料有限公司 八、北京当升材料科技有限公司 九、北大先行科技产业有限公司
十、深圳市振华新材料股份有限公司 3、深圳市山木电池科技有限公司 1997年10月在广东省珠海市成立,是中国第一家专业生产可充电锂电池的厂家,2006年初,山木公司将工厂搬迁至深圳市横岗深坑村第三工业区厂B公司现主要有以下 1.圆柱电池事业部. 2.数码电池事业部. 3.动力电池事业部. 异型圆柱电池系列有直径07系,08. 10 .12 铁锂动力电车系列有400mah到１０００0mah等不同容量近１０个规格品牌mottcell型号IFR26650 基本参数 电池类型锂电池电压有效期1年 技术参数 标准容量3000mAh充放电次数2000电池容量3000mah 开路电压快速充电电流3000mA快速充电时间1h 适用范围机车型：电动自行车电动轿车电动工具标准电压 适用温度范围-20；+60 ℃直径26*65mmmm贮存温度20度 最大连续工作电流6000mah标准充电电流1500mA标准充电时间2h 品牌mottcell型号IFR42120 基本参数 使用期5年额定容量10AH 技术参数标准电压直径42 mm充放电次数1500 标准充电时间2h标准充电电流5000mA标准容量10000mAh
年产2000吨磷酸铁锂正极材料 项 目 建 议 书 射洪县招商引资局 2010年12月
项目建议书 一、项目总论 （一）项目名称。年产2000吨磷酸铁锂正极材料项目 （二）项目单位概况。射洪县招商引资局 （三）项目拟建地点。项目位于射洪县银华工业园，占地面积100亩，土地类别为工业用地。 （四）项目建设内容与规模。新建厂房及附属设施2万平方米，购置反应釜、热处理生产线及分析检测设备等，年产磷酸铁锂正极材料2000吨。 （五）项目建设年限。12个月。 二、项目建设的必要性和条件 （一）项目建设的必要性分析。 1、按照射洪县“工业强县”发展规划，锂化工产业是“十一五”重点发展产业。 2、四川天齐锂业股份公司主要从事锂系列产品的研发、生产和销售，主要产品为“锂坤达”牌工业级碳酸锂、电池级碳酸锂、无水氯化锂、氢氧化锂等四大系列、十多个品种规格的锂产品。从2007年起，公司先后投资近2亿元，实施了4500吨氯化锂技改项目，新上了200吨金属锂项目，锂产品生产能力达到8500吨，实际产量规模在锂产品生产商中名列国内第一，世界第三。修建了专门的研发中心，不断提高产品附加值和企业科技
水平，加快向下游产业延伸，形成完整的产业链。 3、磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性好、原材料来源广泛、价格便宜、寿命长等优点，成为新一代锂离子电池的理想正极材料。 （二）项目建设的条件分析： 1、项目选址射洪县银华工业园，园区基础设施完善，水电气供应充足，交通便捷，距成都、重庆、绵阳分别仅1-2小时车程。即将竣工的绵渝高速公路和即将建设的绵渝高速铁路贯穿全境，并与成南高速公路交汇，距达成高速铁路仅40公里，200公里范围内有国际航空港2个、支线机场2个。 2、根据《中国地震裂度区划图》（1990版）分析，射洪县区域内无活动性断裂场地，土类型为中硬场地土，建筑场地类别为Ⅱ类，地震裂度属于Ⅵ度地区（地震按6度设防设计）。 3、气候条件：我县属四川盆地亚热带湿润气候区的东部区。主要气候特点：气候温和、雨量充沛、四季分明。无霜期过284天，年平均气温17.1℃，极端最高气温40.2℃，极端最低气温－4.8℃。常年风速小而不规律，年平均风速1.1m/s，年平均降雨量为887.3mm。平均相对湿度：74－84％，平均气压：975.7hpa。 4、由联系县级领导和项目秘书为项目提供“一条龙”服务。项目享受西部大开发优惠政策和执行《射洪县投资优惠政策》有关规定。 三、建设规模与产品方案
Delivered by Publishing Technology to: University of New South Wales IP: 149.171.232.34 On: Wed, 27 Feb 2013 03:01:32 Copyright American Scientific Publishers RESEARCH ARTICLE Copyright?2013American Scienti?c Publishers All rights reserved Printed in the United States of America Journal of Nanoscience and Nanotechnology V ol.13,1535–1538,2013 Research on High Rate Capabilities B-Substituted LiFePO4 Fu Wang,Yun Zhang?,and Chao Chen College of Materials Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610064,P.R.China LiFePO4is currently recognized as one of the most promising electrode materials for large-scale application of lithium ion batteries.However,the limitation of rate capability is believed to be intrinsic to this family of compounds due to the existence of larger tetrahedral(PO4 3?unit and quasi-hexagonal close-packed oxygen array.This paper report here a systematic investigation of the enhancement of rate performance by partly substitution of light small triangle oxyanion,(BO3 3?, for the larger tetrahedral(PO4 3?units in LiFePO4.Cathode electrode materials LiFeB X P 1?X O4? , in which X=0 3 6and9,mol%,were synthesized by solid-state method.The as-synthesized products were characterized by X-Ray Diffraction(XRD),Scanning Electron Microscope(SEM)and Electrochemical Measurements.The results showed that6mol%of boron substitution had no effect on the structure of LiFePO4material,but signi?cantly improved its rate performance.The initial discharge capacity of the LiFeB0 06P0 94O4? sample was145.62mAh/g at0.1C,and the capacity retention ratios of81%at2C and76%at5C were obtained,demonstrating that a proper amount of boron substitution(lower than6mol%)could signi?cantly improve the rate performance of LiFePO4 cathode material. Keywords:LiFePO 4 ,High Rate Capability,Li-Ion Battery,Nano-Particles,Boron. 1.INTRODUCTION LiFePO4has recently received a great deal of attention owing to their advantages of competitive high theoreti- cal capacity,good cycle stability,excellent thermal stabil- ity and low toxicity,1–3aimed at utilizing it as a cathode material for large-scale application of lithium ion batter- ies,such as electric vehicle and hybrid electric vehicle. Moreover,its voltage,about3.5V versus lithium,is com- patible with the window of a solid-polymer Li-ion elec- trolyte.However,this kind of compound is a wide-gap semiconductor(3.7eV)and has an inherently extremely low electronic conductivity(～10?9S cm?1 at room tem-perature because of the existence of larger tetrahedral (PO4 3?units and quasi-hexagonal close-packed oxygen array.1Various material processing approaches have been adopted to overcome this drawback,including methods of carbon coating,4reducing particle size to nano level,5 6 and doping with super valence cations.7The aforemen- tioned methods for improving electronic conductivity and rate capability are not the most optimistic choice and have their intrinsic limitations:the shortcomings of carbon coat- ing including the lower content of active materials in the cathode material and no actual improvement in conductiv- ity for the core of LiFePO4particles.The preparation of ?Author to whom correspondence should be addressed.nano-sized particles with a uniform size distribution are extremely dif?cult for industrial scale production.And the quantity of Fe3+/Fe2+redox couples is reduced by super valence cations substitution. LiFeBO3,as a new potential cathode material with a theoretical capacity of220mAh/g which is much larger than that of LiFePO4,has been reported to have the actual speci?c capacity of over190mAh/g at1/20C.8In addi- tion,from the thermodynamic study performed in the case of LiFeBO3,the Fe3+/Fe2+reduction couple lies between 3.1V and2.9V(vs.Li/Li+ ,demonstrating an impor-tant inductive effect of BO3group,and the electrical con- ductivity of LiFeBO3is reported to be1 5×10?4S/cm,9 which is also much higher than that of LiFePO4.10Thus, it is believed that partly replacing the tetrahedral anion units,(PO4 3?,to plane triangle oxyanion,(BO3 3?,could be signi?cantly increasing the electronic conductivity of the LiFePO4particles because of the smaller and lighter (BO3 3?and the controlled off-stoichiometry of oxygen element formed. In this regard,we proposed a new method,partly sub- stitution of boron element for phosphorus element in LiFePO4,for improving the rate capability of the cathode material.We report here a systematic investigation of the enhancement of capacity at high rates of charge and dis- charge by partly substitution of light small plane triangle J.Nanosci.Nanotechnol.2013,Vol.13,No.21533-4880/2013/13/1535/004doi:10.1166/jnn.2013.59811535