4千吨锂离子动力电池磷酸亚铁锂材料项目可行性计划书.doc_中文版高速下载

河南环宇集团，已经送样获得基本认可，该公司目前正式使 用磷酸亚铁锂制作矿灯用电池，年需求超过吨，目前扩产的主要障 碍是磷酸亚铁锂的供应问题，该公司技术人员曾与建设进行了交流，希 望能早日实现磷酸亚铁锂的产业化。

中航锂电新能源科技有限公司。

投资亿建成磷酸亚铁锂电 池的生产基地。

天津比克电池有限公司。

比克公司已经成为世界最大的锂电 专业制造商之在中国仅产量仅次于比亚迪，目前比克在使用美国 公司的磷酸亚铁锂材料进行动力型圆柱锂离子电池的生产。

比克公 司日产万只锂离子电池芯项目完成投产， 深圳市比亚迪电池股份有限公司。

比亚迪在很早就开始了磷 酸亚铁锂材料的研究，该公司致力于研究动力汽车，已经有所成果。

预 计在两年内，该公司对磷酸亚铁锂的消费量将会急剧增加。

天津力神电池有限公司，较早与美国合作具有有序的橄榄石结构， 空间群为，磷酸铁属于异磷铁锰矿结构，空间群为，两者结 构极为相似，晶胞体积也很接近，由晶格常数的变化可以算出，在 被氧化为时，其体积生 畸变效应，使尖晶石中的八面体由正八面体结构转变 为四面体结构，造成材料结构不稳定。

磷酸亚铁锂的充放电反应是在 和两相之间进行的，其中量， 实际容量，否则会引起体积较大变化，进而引起发热发火。

与钴酸锂相比，磷酸亚铁锂和锰酸锂都更安全。

锰酸锂的最大缺点是， 在深度放电过程中，当锰的价态低于或者等于时，会发磷酸亚铁锂颗粒表面以 形成磷酸亚铁锂碳复合正极材料是种较好的解决方法。

图为钴酸锂锰酸锂与磷酸亚铁锂充电放过程晶体结构变化示意 图。

层状钴酸锂中锂的脱嵌只能控制在左右理论容立体化学键，使具有很强 的热力学和动力学稳定性。

纯存在的主要问题是离子扩散系数 和电子传导率均较低。

针对这种情况，人们通过各种方法提高磷酸亚铁 锂的电导率，将导电碳包覆在个八 面体与两个八面体共边，而个四面体则与个八面体和 两个八面体共边。

且具有二维可移动性，在充放电过程中可以 脱出和嵌入。

强的共价键形成离域的三维单元其 晶胞参数为和。

在中，氧原子 近似呈六方紧密堆积，磷原子在四面体的空隙，铁原子锂原子分别在 八面体的空隙。

在晶体平面上八面体共点连结。

过渡作用， 磷酸亚铁锂则主要面向中小型和大型以上动力电池应用。

在自然界中以磷铁锂矿的形式存在，具有有序的橄榄石结 构，属于正交晶系，。

在每个晶胞中有个丰富理论容量和工作电压较高等优点，并且它具有 更好的循环性能和更高的安全性能。

综合分析，锂钴氧电池主要应用于小型电器如手机蓝牙， 笔记本电脑等，锰酸锂可用于中小型动力电池，但它主要起其克容量低，高温电性能和循环性能较差，并 且充放电时尖晶石结构容易发生畸变效应而不稳定，因此自放电率比较 高。

正交晶系橄榄石型磷酸亚铁锂具有成本低无毒对环境 友好原材料来源锂钴氧价格略低，性能与锂钴氧相当，具 有较优秀的嵌锂性能，但制备困难，热稳定性差，产品性能难以稳定， 并且也存在较大的安全隐患。

尖晶石成本低，耐过充安全性能 好，制备也比较容易，但具有开路电压高比能 量大循环寿命长能快速充放电等优点，但其毒性较大，价格昂贵， 制作大型动力电池时安全性难以得到保证，因此它目前主要用于手机等 小型电器。

锂镍氧较的主要是层状结构的锂钴氧锂镍氧，具有尖 晶石结构的锂锰氧以及橄榄石结构的磷酸亚铁锂。

层 状结构的锂钴氧目前已大规模商品化，锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，其中正极材料的是最为 关键的部分，新型正极材料的研制已成为决定锂离子电池发展的关键。

具有高插入电位的过渡金属氧化物常作锂离子电池的正极材料，目前研 究较多环境污染安全性好成本低适用于产业化生产，是改善和发展我 国新型能源产业振兴我省经济基础关键性项目，具有较好的经济效益和 社会效益。

综合分析，项目建设是必要的。

国内外现状和技术发展趋势 本项目是新能源材料项目，属于国家大力支持发展的项目领域。

在 能源问题日益突出的情况下，锂离子电池特别是锂离子动力电池的发展 特别迅速。

磷酸亚铁锂作为种新型的锂离子电池正极材料，产品具有 无 力水力发电等未来将日趋受到重视，储存电能的重要媒介电池的 市场需求将是非常庞大，各种电动车辆储能设备等电动工具 等产品的电池需求，将带动第波磷酸亚铁锂动力电池的需求。

力水力发电等未来将日趋受到重视，储存电能的重要媒介电池的 市场需求将是非常庞大，各种电动车辆储能设备等电动工具 等产品的电池需求，将带动第波磷酸亚铁锂动力电池的需求。

本项目是新能源材料项目，属于国家大力支持发展的项目领域。

在 能源问题日益突出的情况下，锂离子电池特别是锂离子动力电池的发展 特别迅速。

磷酸亚铁锂作为种新型的锂离子电池正极材料，产品具有 无环境污染安全性好成本低适用于产业化生产，是改善和发展我 国新型能源产业振兴我省经济基础关键性项目，具有较好的经济效益和 社会效益。

综合分析，项目建设是必要的。

国内外现状和技术发展趋势 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，其中正极材料的是最为 关键的部分，新型正极材料的研制已成为决定锂离子电池发展的关键。

具有高插入电位的过渡金属氧化物常作锂离子电池的正极材料，目前研 究较多的主要是层状结构的锂钴氧锂镍氧，具有尖 晶石结构的锂锰氧以及橄榄石结构的磷酸亚铁锂。

层 状结构的锂钴氧目前已大规模商品化，具有开路电压高比能 量大循环寿命长能快速充放电等优点，但其毒性较大，价格昂贵， 制作大型动力电池时安全性难以得到保证，因此它目前主要用于手机等 小型电器。

锂镍氧较锂钴氧价格略低，性能与锂钴氧相当，具 有较优秀的嵌锂性能，但制备困难，热稳定性差，产品性能难以稳定， 并且也存在较大的安全隐患。

尖晶石成本低，耐过充安全性能 好，制备也比较容易，但其克容量低，高温电性能和循环性能较差，并 且充放电时尖晶石结构容易发生畸变效应而不稳定，因此自放电率比较 高。

正交晶系橄榄石型磷酸亚铁锂具有成本低无毒对环境 友好原材料来源丰富理论容量和工作电压较高等优点，并且它具有 更好的循环性能和更高的安全性能。

综合分析，锂钴氧电池主要应用于小型电器如手机蓝牙， 笔记本电脑等，锰酸锂可用于中小型动力电池，但它主要起过渡作用， 磷酸亚铁锂则主要面向中小型和大型以上动力电池应用。

在自然界中以磷铁锂矿的形式存在，具有有序的橄榄石结 构，属于正交晶系，。

在每个晶胞中有个单元其 晶胞参数为和。

在中，氧原子 近似呈六方紧密堆积，磷原子在四面体的空隙，铁原子锂原子分别在 八面体的空隙。

在晶体平面上八面体共点连结。

个八 面体与两个八面体共边，而个四面体则与个八面体和 两个八面体共边。

且具有二维可移动性，在充放电过程中可以 脱出和嵌入。

强的共价键形成离域的三维立体化学键，使具有很强 的热力学和动力学稳定性。

纯存在的主要问题是离子扩散系数 和电子传导率均较低。

针对这种情况，人们通过各种方法提高磷酸亚铁 锂的电导率，将导电碳包覆在磷酸亚铁锂颗粒表面以 形成磷酸亚铁锂碳复合正极材料是种较好的解决方法。

图为钴酸锂锰酸锂与磷酸亚铁锂充电放过程晶体结构变化示意 图。

层状钴酸锂中锂的脱嵌只能控制在左右理论容量， 实际容量，否则会引起体积较大变化，进而引起发热发火。

与钴酸锂相比，磷酸亚铁锂和锰酸锂都更安全。

锰酸锂的最大缺点是， 在深度放电过程中，当锰的价态低于或者等于时，会发生 畸变效应，使尖晶石中的八面体由正八面体结构转变 为四面体结构，造成材料结构不稳定。

磷酸亚铁锂的充放电反应是在 和两相之间进行的，其中具有有序的橄榄石结构， 空间群为，磷酸铁属于异磷铁锰矿结构，空间群为，两者结 构极为相似，晶胞体积也很接近，由晶格常数的变化可以算出，在 被氧化为时，其体积减小了，充电过程中的体积收缩可以弥 补碳负极的膨胀，有助于提高锂离子电池的体积利用效率，这结构就 决定磷酸亚铁锂具有超长的循环寿命和高度的安全性。

图钴酸锂锰酸锂与磷酸亚铁锂充电放过程晶体结构变化示意图 目前直接合成磷酸亚铁锂的方法主要有高温固相反应法水热法。

按照前驱体制备工序分还有溶胶凝胶法共沉淀法机械化学活化法等。

从产业化的角度来讲高温固相法具有工艺简单，容易操作，工艺可调性 好，成本低等特点而成为首选方法。

不同企业的高温固相法的具体实施 工艺又有所不同。

影响商业化的最主要障碍有两个 就材料本身而言是其导电性差，电阻率较大，电化学过程为扩 散控制，使之在大电流放电时容量衰减较大，而大电流放电又是评价动 力电池性能的个关键因素。

目前的解决方案主要有包覆碳和掺杂金属 离子。

产品致性差。

目前磷酸亚铁锂产品不同批次性能相差比较大。

产品致性差主要跟原材料的控制，烧结工艺以及产物的最后整形与处 理工艺有关。

就烧结方法看，普遍采用惰性气氛炉不断通氮气或氩气来 进行煅烧，技术的关键点在于严格控制烧结过程中的氧分压，减少样品 的降温时间。

在国际上，美国公司美国上市公司年实现了 的产业化，解决了其电池的倍率放电及低温性能等问题，并已在中国的 部分锂离子电池厂家东莞新能源青岛澳柯玛及邦凯等以方式 生产的聚合物电池，其中东莞新能源的使用量就达到每年 吨。

的需要， 从而达到国家高技术产业化的目标。

符合国家及地方的能源政策 符合国家中长期科学和技术发展规划纲要中的新 能源新材料产业政策。

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