磷酸铁锂的具体资料
磷酸鐵鋰電池
功用用处
磷酸铁锂电极资料首要用于动力锂离子电池.
自1996年日本的NTT初次揭穿AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合:LiFeCOPO4)的橄榄石结构的锂电池正极资料之后, 1997年美国德克萨斯州立大学John. B. Goodenough等研讨群，也接着报道了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不谋而合地宣布橄榄石结构(LiMPO4), 使得该资料遭到了极大的注重，并引起广泛的研讨和敏捷的开展。与传统的锂离子二次电池正极资料，尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2比较，LiMPO4 的原物料来历更广泛、价格更低价且无环境污染。
磷酸铁锂功能
1.高能量密度，其理论比容量为170mAh/g，产品实践比容量可超越140 mAh/g（0.2C, 25°C）;
2.安全性，是现在最安全的锂离子电池正极资料； 不含任何对人体有害的重金属元素；
3.寿数长。在100%DOD条件下，可以充放电2000次以上； (原因：磷酸铁锂晶格安稳性好，锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大，故而具有杰出的可逆性。存在的缺乏是电子离子传到率差，不适宜大电流的充放电，在运用方面受阻。处理办法：在电极外表包覆导电资料、掺杂进行电极改性。)
4.无回忆效应；
5.充电功能，磷酸铁锂正极资料的锂电池，可以运用大倍率充电，最快可在1小时内将电池充溢。
具体的物理参数：
磷酸铁锂
松装密度：0.7g/cm
振实密度：1.3g/cm
中位径2­­——4um
比外表积＜30m/g
涂片参数：
LiFePo4:C:PVDF=90:3:7
极片压实密度：2.1-2.4g/cm
电化功能：
克容量＞140mAh/g 测验条件：半电池，0.1C，电压4.0-2.0V
循环次数1000次
国内世界磷酸铁锂资料出产商：
国内：天津斯特兰 北大先行 湖南瑞翔 姑苏恒正其间天津斯特兰现在资料安稳批量工业化出产 北大先行小批量出产 世界：加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、日本sony. 其间A123规划最大且得到美国政府的大力赞助。
新颖性及特色
磷酸铁锂是一种新式锂离子电池电极资料。现在全球现已有许多厂家开端了工业化出产，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。其特色是放电容量大，价格低价，无毒性，不构成环境污染。世界各国正竞相完结工业化出产。
可是其振实密度低，影响电容量。
现在首要的出产办法为活法，产品方针不安稳。
锂离子电池的功能首要取决于正负极资料，磷酸铁锂作为锂离子电池的正极资料是近几年才呈现的事，国内开宣布大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全功能与循环寿数是其它资料所无法比较的，这些也正是动力电池最重要的技能方针。1C充放循环寿数达2000次。单节电池过充电压30V不焚烧，穿刺不爆破。磷酸铁锂正极资料做出大容量锂离子电池更易串联运用。以满意电动车频频充放电的需求。具有无毒、无污染、安全功能好、原资料来历广泛、价格便宜，寿数长等长处，是新一代锂离子电池的抱负正极资料。
本项目归于高新技能项目中功用功动力资料的开发，是国家“863”方案、“973”方案和“十一五”高技能工业开展规划要点支撑的范畴。
现在锂离子电池仍是以小容量、低功率电池为主，中大容量、中高功率的锂离子电池没有大规划出产，使得锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动东西、电动轿车中没有得到广泛运用。其间一个重要原因是锂离子电池正极资料没有获得严重突破。
正极资料是锂离子电池的重要组成部分。
迄今研讨最多的正极资料是LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4 及以上三种资料的衍生物，如LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 等。
LiCoO2 是仅有大规划产品化的正极资料，现在90%以上的产品化锂离子电池选用LiCoO2 作为正极资料。LiCoO2 的研讨比较老练，归纳功能优秀，但价格宝贵，容量较低，存在必定的安全性问题。
LiNiO2 本钱较低，容量较高，但制备困难，资料功能的一致性和重现性差，存在较为严峻的安全问题。LiNi0.8Co0.2O2 可当作LiNiO2 和LiCoO2的固溶体，兼有LiNiO2 和LiCoO2 的长处，一度被人们认为是最有或许代替LiCoO2 的新式正极资料，但仍存在组成条件较为严苛（需求氧气气氛）、安全性较差等缺陷，归纳功能有待改善；一起因为含较多宝贵的Co，本钱也较高。
尖晶石LiMn2O4 本钱低，安全性好，但循环功能尤其是高温循环功能差，在电解液中有必定的溶解性，贮存功能差。
新式的三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)资料集中了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等资料的各自长处：本钱与LiNi0.8Co0.2O2 适当，可逆容量大，结构安稳，安全性较好，介于LiNi0.8Co0.2O2 和LiMn2O4 之间，循环功能好，组成简单；但因为含较多宝贵的Co，本钱也较高。对中大容量、中高功率的锂离子电池来说，正极资料的本钱、高温功能、安全性十分重要。
上述LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4 及其衍生物正极资料尚不能满意要求。因而，研讨开发能用于中大容量、中高功率的锂离子电池的新式正极资料成为当时的热门。
正交橄榄石结构的LiFePO4 正极资料已逐步成为国表里新的研讨热门。开端研讨标明，该新式正极资料集中了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4 及其衍生物正极资料的各自长处：不含宝贵元素，质料廉价，资源极大丰富；作业电压适中（3.4V）；渠道特性好，电压极平稳（可与稳压电源比美）；理论容量大（170mAh/g）；结构安稳，安全功能极佳（O 与P 以强共价键结实结合，使资料很难析氧分化）；高温功能和热安稳性显着优于已知的其它正极资料；循环功能好；充电时体积缩小，与碳负极资料协作时的体积效应好；与大多数电解液体系兼容性好，贮存功能好；无毒，为真实的绿色资料。
与LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4 及其衍生物正极资料比较，LiFePO4 正极资料在本钱、高温功能、安全性方面具有杰出的优势，可望成为中大容量、中高功率锂离子电池首选的正极资料。
该资料的工业化和遍及运用对下降锂离子电池本钱，进步电池安全性，扩展锂离子电池工业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有十分严重的含义，将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动东西、电动轿车中的运用成为实践。
可是，磷酸铁锂堆积密度低的缺陷一向遭到人们的忽视和逃避，没有得到处理，阻止了资料的实践运用。钴酸锂的理论密度为5.1g/cm3，产品钴酸锂的振实密度一般为2.0-2.4g/cm3；而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm3，自身就比钴酸锂要低得多。
为进步导电性，人们掺入导电碳资料，又明显下降了资料的堆积密度，使得一般掺碳磷酸铁锂的振实密度只要1.0-1.2g/cm3。如此低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量比钴酸锂低许多，制成的电池体积将十分巨大，不只毫无优势可言，而且很难运用于实践。
因而，进步磷酸铁锂的堆积密度和体积比容量对磷酸铁锂的实用化具有决议含义。粉体资料的颗粒描摹、粒径及其散布直接影响资料的堆积密度。
举例来说，Ni(OH)2 是用于镍氢电池和镍镉电池的正极资料。曾经，人们选用片状的Ni(OH)2，其振实密度只要1.5-1.6g/cm3；现在选用的球形Ni(OH)2 的振实密度可达2.2-2.3g/cm3；球形Ni(OH)2 已根本上代替了片状的Ni(OH)2，明显进步了镍氢电池和镍镉电池的能量密度。
本试验室学习高密度球形Ni(OH)2 的研讨成果，开发成功了锂离子电池高密度球形系列正极资料，包含LiCoO2 、LiMn2O4 LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 等。
其间LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2 的振实密度已可到达2.9g/cm3，远高于产品化的同类资料。研讨和实践运用标明，球形产品不只具有堆积密度高、体积比容量大等杰出长处，而且还具有优异的流动性、涣散性和可加工功能，十分有利于制作正极资料浆料和电极片的涂覆，进步电极片质量；此外，相对于无规矩的颗粒，规矩的球形颗粒外表比较简单包覆完好、均匀、结实的润饰层，因而球形产品更有期望通过外表润饰进一步改善归纳功能。
在此基础上，咱们提出：球形化是锂离子电池正极资料的开展方向。现在国表里报道的LiFePO4 正极资料都是由无规矩的颗粒组成的，粉体资料的堆积密度和能量密度较低。因而，本项目致力于LiFePO4 资料颗粒的球形化，通过颗粒的球形化来进步资料的堆积密度和体积比容量；在此基础上，发挥球形资料易于外表包覆的优势，进一步通过球形颗粒的外表润饰进步资料的归纳功能；在对LiFePO4 资料颗粒的球形化和外表润饰的进程中，充沛学习、吸收、运用人们在进步磷酸铁锂的电导率方面已获得的优秀成果；终究制备出球形、高堆积密度、高体积比容量、高导电性的LiFePO4 正极资料，使之能运用于中大容量、中高功率的锂离子电池，促进该资料的工业化。
现在，本研讨室选用二价铁盐或三价铁盐、磷酸或磷酸盐、氨水为质料，通过操控结晶技能组成高密度球形磷酸铁前驱体，再与锂源、碳源共混热处理，通过碳热复原法组成掺碳的高密度球形磷酸铁锂。该磷酸铁锂粉体资料由单涣散球形颗粒组成、粒径5-10μm、堆积密度大（振实密度可达1.6-1.8g/cm3）、流动性好、可加工功能好，可逆容量140mAh/g。
磷酸铁锂出产技能
一．项目简介：锂离子电池的功能首要取决于正负极资料，磷酸铁锂作为锂电池资料是近几年才呈现的事，国内开宣布大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全功能与循环寿数是其它资料所无法比较的，这些也正是动力电池最重要的技能方针。1C充放循环寿数达2000次。单节电池过充电压30V不焚烧，穿刺不爆破。磷酸铁锂正极资料做出大容量锂离子电池更易串联运用。以满意电动车频频充放电的需求。具有无毒、无污染、安全功能好、原资料来历广泛、价格便宜，寿数长等长处，是新一代锂离子电池的抱负正极资料。
本项目归于高新技能项目中功用功动力资料的开发，是国家“863”方案、“973”方案和“十一五”高技能工业开展规划要点支撑的范畴。
二．技能特色
本技能道路运用磷酸铁和碳酸锂作为首要原资料，选用共同的一步反响法制备导电功能优异的磷酸铁锂，首要先进性和立异性有：
（1） 避开了其它组成办法中运用磷酸二氢铵为质料，发作很多氨气污染环境的问题。
（2） 选用特别的混料办法，使添加剂与锂源、铁源、磷源到达充沛混合，而且无须枯燥，直接进行煅烧。添加剂在后续的反响中即可以起到复原的效果，也能构成对磷酸铁锂颗粒的包覆效果，可以大大进步正极资料的导电功能。
（3） 本工艺选用干法混料，不必乙醇，不必枯燥，削减工艺进程、削减设备出资，下降本钱，而且添加了出产进程中的安全性。
（4） 选用的工艺道路简单操控，工艺安稳性好，本钱低价，所用原资料和设备均来自国产，大大下降了工业化本钱。简单完结大批量出产。
（5） 本项现在选用全新工艺研发的磷酸铁锂资料克容量已到达或超越进口产品。
三．出产条件：
按年产200吨规划，设备出资220万元（不包含检测仪器），见设备明细表。
出产厂房： 600 ㎡，
装机容量： 250KW，
用水： 循环用水（冷却），
工人（三班）： 30人
四．效益剖析
质料本钱 6.5万元/吨左右，
电费 3000元/吨，
人工工资 1800元（1000元/人/月，30人）
其他 1万元
归纳本钱不超越8万元，价格15万元。
按年产销200吨测算，产值3000万元，利税1400万元。批量投产后当年即可回收出资，并有可观的赢利。
五．环境保护与作业安全卫生
本项目出产的是一种无污染的二次电池正极资料 ，制作进程中避开了其它组成办法中运用磷酸二氢铵为质料，发作很多氨气污染环境的问题，仅发作少数CO2气体，属清洁出产工艺。故不会对环境和人员构成损害。
当时国内磷酸铁锂现状（威望）
当时国内磷酸铁锂现状（威望）
现在国表里现已能完结量产的组成办法均是高温固相法，高温固相法又分传统的（以天津斯特兰、湖南瑞翔、北大先行等为代表）和改善的（以美国威能、姑苏恒正为代表，也称碳热法）两种。本项意图组成办法与美国valence公司的组成办法附近，即选用碳热法。与大多数出产厂家不同之处有原资料挑选和烧结工艺。产品功能与国外公司的比照如下表。
与国表里公司同类产品比较
美国valence 天津斯特兰 湖南瑞翔 本项目 补白
均匀粒径 2-4μm 2-4μm 2-4μm 2-4μm 可调
比容量 >130典型值135 >130典型值140 >130典型值 135 130典型值135 混粉
振实 1.5 1.1 1.2 1.5
比外表积(m2/g) 12 <15 <15 <20
2000次循环后容量衰减率(%) <10 <20 <15 <15
技能质量方针
外观：灰黑色粉末，无结块。
物理功能：
X射线衍射：对照JCDS规范，无杂相存在。
粒度散布：正态散布 D50=2-3μm，D90<10μm。
振实密度：1.5g/cm3。
比外表积：?15m2/g。
电化学功能： 1C 放电容量>130mAh/g
2000个循环容量衰减小于15%
商场剖析 3.1商场前景需求
国内方面，山东海霸通讯设备有限公司出资3亿人民币，新建厂房占地350亩。拟建成国内最大的磷酸铁锂动力电池出产基地。万向集团实测了山东海霸的磷酸铁锂聚合物动力电池，发现其功能比锰酸锂电池功能还要好，一般所忧虑的低温功能在－20℃现已到达80%规划容量，而高倍率放电10C时也可到达80%容量，仅温升过快罢了。这标明，磷酸铁锂现已根本到达电动轿车的运用要求！当然磷酸铁锂要大行其道，或许还有一些工艺完善，产质量量安稳化的进程，但据猜测，2－3年内必是磷酸铁锂作为动力电池的干流，这个观念是绝大多数动力锂电池出产者和研讨者的一致。别的，深圳市比亚迪电池股份有限公司正致力于研讨动力轿车，现在该公司大批量收买国内出产的磷酸铁锂，但凡能批量出产的，比亚迪公司都成吨的收买，据称现在磷酸铁锂月需求是40吨。该公司现已先购入三条不同的烧结设备预备进行中试研讨。此外，ATL广东新动力现在每月对磷酸铁锂的需求是10吨，天津力神在通过长期的为Valence OEM后，每月也有固定的磷酸铁锂需求。河南环宇集团和青岛澳柯玛都期望能寻觅到供给磷酸铁锂资料的国内出产厂家。还有一些锂离子电池出产厂家都现已对磷酸铁锂系列的电池进行了较长的研讨，现已获得了运用经历，商场现已逐步老练。欧美、台湾、日本方面临磷酸铁锂资料也有很大的需求量，现在磷酸铁锂资料在国内和世界商场上都处于求过于供状况，姑苏恒正科技制备的磷酸铁锂资料价格高达30多万/吨，别的，台湾必翔乐意独家包销湖南瑞翔的磷酸铁锂资料5年，足见世界商场磷酸铁锂的需求之旺盛。
据某公司的一份磷酸铁锂出产可行性剖析陈述估量 ，至2006年，锂离子动力电池总需求量为50.69亿Ah（单体电池作业电压3.6伏），折算为正极资料其消耗量为36200吨。而以上数据仅仅只包含了国内商场，考虑到国外商场的拓宽及电动轿车的潜在开展，对动力型锂离子电池正极资料的需求量要远远超出36200吨。归纳上述剖析，磷酸铁锂作为新式高能锂离子电池的正极活性资料及电子资料产品，跟着电池工业及电子工业的开展，具有宽广的商场前景。在未来的两三年内，磷酸铁锂的商场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池运用方面临磷酸铁锂的需求将大幅添加。
但现在磷酸铁锂还没有到达像钴酸锂这样的运用广度，首要原因是锂离子电池出产厂家没有安稳的货源供给情况下，也不能进行电池出产线的扩产，问题处理的要害仍是在于磷酸铁锂资料产值的进步和产质量量安稳性的处理。处理产品的安稳性也正是本技能团队的优势地点。
3.2 现在消费需求和潜在客户
现在磷酸铁锂尚没有到达大规划产品化的首要原因是磷酸铁锂产质量量的安稳性，这一问题正被某些公司所处理。正因为部分技能问题没有得到完美处理，磷酸铁锂资料现在首要用在高尔夫球场推车用电源，矿灯，电动摩托，电动自行车，动力东西、以及电动轿车等方面。潜在客户有以下公司。
(具体客户资料初谈后才干供给)
3.3推行运用范畴
磷酸铁锂的运用范畴首要有：
（1） 储能设备
太阳能、风力发电体系之储能设备 ；
不断电体系UPS ；
协作太阳能电池运用作为储能设备（比亚迪现已在出产此类电池）；
（2） 电动东西类
高功率电动东西（无线） ；
电钻、除草机等；
（3） 轻型电动车辆
电动机车, 电动自行车, 休闲车, 高尔夫球车, 电动推高机, 清洁车 ；
混合动力轿车（HEV），近期2－3年的方针；
（4） 小型设备
医疗设备：电动轮椅车，电动代步车 ）；
玩具（ 遥控电动飞机,车,船 ）；
（5） 其它小型电器
矿灯；
植入性的医疗器械(磷酸铁锂无毒性，锂电池仅铁锂可满意要求) ；
代替铅酸,镍氢,镍镉,锂钴,锂锰类电池在小型电器上的运用（2007镍镉将全面退出商场）；
现在现已完结的运用：1.8Ah及以下的18650型圆柱电池。运用商场：18650型是一种通用规范，可用于小型电器。全球需求为5000万个电池/年，折算为正极资料需求600吨 。
磷酸铁锂的总出产才能估计到2007年末将到达3000-4000吨/年左右。
磷酸铁锂商场价格现在比较高，国内价格为18万/吨，国外公司和董明的价格为30万/吨。首要原因有：（1）锂源上涨，现在Li2CO3和LiOH等价格均在6.5万/吨左右，而2005年价格为3万多，2006年头为4万左右。（2）出产本钱高，出产企业选用LiH2PO4(磷酸二氢锂)作为锂源，处理了环境污染问题，但原资料本钱进步。（3）现在这个资料运用首要是出口，正极资料能供给更好的安全性和安稳性，价格要素不太灵敏。
估计近3年内，将会呈现磷酸铁锂和锰酸锂，三元系资料在商场并存的局势，首要看谁能供给批量安稳的正极资料，谁就能占有更多的商场份额。估计3年后磷酸铁锂的运用将会有一个很大的添加，并将会占有主导地位。据国内大型锂离子电池正极资料供给商的猜测，磷酸铁锂的实践需求有望在三年内到达上万吨/年。
竞赛剖析 3.4 竞赛性剖析
首要竞赛来自于美国valence、美国A123公司，天津斯特兰。
（1）美国valence公司及在华企业威能
美国Valence公司2003年开端LiFePO4的工业化，处理了其电池的倍率放电及低温功能等问题，并和我国的部分锂离子电池厂家进行协作，并以OEM方法出产4～10Ah的聚合物电池，一起，在我国姑苏拟建出产基地（威能和威泰），自己出产聚合物电池。
可是因为Valence公司面临国内的客户并不出售电池资料。而与其协作的电池厂家赢利空间和主动性遭到了约束，因而对可以供给安稳的正极资料的厂家十分巴望。
估计近几年，Valence还缺乏构本钱质竞赛。
（2）美国A123公司及其在华企业高博
A123公司首要从事掺杂金属离子的LiFePO4资料的产品化运作，但相关网站上触及技能方针的揭露资料不多，部分产品已在台湾的部分厂家试用，但据称无量产才能，且批次安稳性差。A123公司与Valence公司类是，也是以OEM的方法和国内的一些电池厂家进行协作。A123公司在我国的常州建造出产基地高博。A123公司现在定位为潜在的竞赛者。
（3）其它企业的竞赛
国内的其它企业例如天津斯特兰，湖南瑞翔，北大先行和恒正纳米科技也都进行了中试试验，可是他们的出产工艺和产品各有晦气的方面。其间，湖南瑞翔和北大先行据称是较早地完结中试的厂家，可是他们现在尚不能处理产品批次间安稳性的问题。他们用的质料和技能道路都不是最具有竞赛力。质料首要是运用铁的有机盐，工艺存在煅烧时间长，而出产的产品批次间不安稳，产品在做制品电池的时分粘着性差。恒正纳米科技现在在产值上还未构成规划，而且在终究产品中为了进步导电性，添加了价格宝贵的Ni、Co和Mn过渡金属层状资料；而且广泛选用进口设备和原资料，因而本钱很高。因而他们的产品价格是现在商业价格的两倍还要多。天津斯特兰收买了北京中辉振宇，现在有4条网带式烧结炉，方案07年扩产至20条，产质量量现已根本老练，现在产品求过于供，估计3年后会有必定的竞赛要挟。
总归，现在磷酸铁锂产品正处于职业的萌发阶段，而我国环境问题杰出，动力问题严重，因而磷酸铁锂产品潜在商场巨大，而国表里的电池资料厂家要么不具备安稳的出产才能要么出产的产质量量存在许多问题或产值太小。定论：磷酸铁锂的出产在近2－3年不会发作抢夺客户的竞赛，现在的商场现状是客户寻觅商场。
