简介
我国“十二五”七个战略性新兴产业中“新能源及节能”、“新能源及节能汽车”、“节能环保”就其实质,一是开源,发展新能源及节能,风电、太阳能等;二是节流,发展新能源及节能汽车与节能环保。前者迫切需要低成本的大规模储能技术,后者急需电动汽车的动力电源。其核心工作涉及能源转化与高效储能两个方面,都需要关键材料作为支撑。 锂离子二次电池是最受欢迎的绿色二次电源之一。正极材料是锂离子二次电池中一个重要的组成部分,在电池成本中约占50%以上,特别是用于车载与大型储能电站用动力型锂离子电池系统的出现,发展高比能量、循环寿命长、高安全性、低成本制造、环保的正极材料具有迫切的现实意义。相对于已有的LiCoO2、LiMn2O4和三元LiNil-x-yCoxMnyO2正极材料,磷酸铁锂LiFePO4以其经济性、环境相容性好、矿藏丰富、电压平台宽、容量较高和优异的循环稳定性等突出特点,成为大型储能电堆和电动汽车(EV)中蓄电池的首选正极材料。 在LiFePO4正极材料的合成和实用化过程中存在一些不足,如:电导率低、锂离子迁移率低、振实密度低、低温性恶化、高倍率充放电性能较差、产业化中批次稳定性差、设备实现等问题。本项目通过综合改性技术,提高LiFePO4在电池应用中的综合性能。主要技术内容如下: ① 通常多元多位强化掺杂和碳复合手段的综合应用,得到高倍率、大容量和低循环衰减性的综合特性优良的产品。② 在非机械力条件下,同时实现磷酸铁锂粉体二次粒径的细化和可调控,进一步提高其倍率特性和低温性能。③ 添加纳米介孔锂快离子导体材料,寻找提高锂离子快速迁移的方法,进一步增强LiFePO4快速充放电的耐受性和循环容量的衰减性。④ 自主设计和制造关键工艺设备——高效回收溶剂的远红外辅助加热的低温真空干燥系统,实现低耗能生产,提高了产品一致性。技术经济指标: 制备出了适合电池工业应用的高功率和大容量多型号磷酸铁锂正极材料,技术指标:振实密度>1.1g/cm3,二次粒径D50~4μm,D90<18μm,比表面积<18m2/g。电池性能具有比容量>145mAh/g(室温、0.5C);循环2000次容量衰减不大于10%,可实现放电倍率≥30C。所组装的商业电池模块,通过国家级鉴定单位的13项检测项目。