当前位置:首页 > 科技资源 > 新材料 >
新材料
电池正极材料磷酸铁锂生产技术


一、项目背景

    随着新能源技术的不断进步,和电子、电器产品的迷你化、随身化趋势,电能存储技术成为了备受瞩目的领域,甚至可以说是诸多产业的核心和瓶颈所在。蓄电池技术在漫长的发展过程中主要经历了铅酸电池、氢电池和锂电池等三代的进步,磷酸铁锂电池正是锂离子电池家族中的最新成员。
 
   
它既具备了所有锂离子电池所共有的优点:
 
  1.蓄能密度大。是铅酸电池的4倍以上,氢电池的2倍以上。
  2.无记忆效应。可以长期在线充放电,蓄能效果几乎不受影响。
  3.转换效率高。有力的节约了能源。
  4.自放电率极低。可较长期的存储电能。
  5.一致性好。适于标准化生产。
  6.免维护。降低使用成本。
 
    也拥有着其它锂离子电池所不具备的独特优势:
 
  1.绝对安全。其它锂电池共有的燃烧爆炸隐患不复存在。
  2.可快速充放电。保证了快速充电和大功率应用的需求。
  3.循环寿命长。铅酸电池、氢电池以及其它各种锂电池循环寿命均小于500次,磷酸铁锂电池寿命至少可达2000次以上,甚至可超过3500次。
  4.价格低廉。市售价仅为钴酸锂的三分之一以下,且仍有很大的降价空间。
  5.环保。主要分解物完全无污染。
 
    正因如此,磷酸铁锂电池在诸多领域拥有着无可替代的优势:
 
  1.便携电子设备。其高安全性特点是商务型笔记本、手机的最佳选择。
  2.电动工具。蓄能密度大、可大功率放电是手持电钻等设备的不二之选。
  3.矿灯。高安全要求仅铅酸电池和磷酸铁锂电池可保证。
  4.电动自行车、轮椅、高尔夫车、沙滩车、汽车启动电源。重量仅为铅酸电池的四到五分之一。
  5.电动汽车、混合动力汽车。磷酸铁锂电池的所有优点均不可或缺,是该领域目前唯一满足所有需求的产品,也是磷酸铁锂电池的主要应用领域。
  6.新能源蓄能。风能、太阳能等新能源发电项目的共同问题是输出不稳定,蓄能电池组必不可少,长寿命、高容量的磷酸铁锂电池是其最佳选择。
  7.军用。电台、潜艇、航空、航天都有着大量的应用空间。
  ……
 
    通常的锂电池中,电池正极材料的用量均以克为计算单位(一部手机需要5~6克钴酸锂,所谓超大容量电池也很少超过10克),而国内一年消耗的钴酸锂材料即达30000吨以上。一部电动汽车,至少需要使用50~60千克的磷酸铁锂,用于常规潜艇、新能源电站的蓄能电池组更将以吨计量,其应用前景不言自明。

二、技术特点

    磷酸铁锂材料突出的性能优势,和广阔的市场前景使其成为了目前最具吸引力的投资热点,技术市场中的相关技术也层出不穷。究其来源不外乎归国技术人员携带和国内科研院所自研两类,相对于这些技术来源,本技术拥有以下特点和优势:
 
  1.自主研发、技术完整。避免了部分技术人员单独转让的技术片面性风险。
 
  2.拥有产业化经验。众所周知,化工技术的实验室技术和中试技术无法保证产业化应用的效果,本技术已经实现全面的工业化批量生产,不存在扩大试验的风险。
 
  3.技术指标高、稳定。本技术工业化生产的产品性能稳定,技术指标国内领先,达到或超过目前可采购的进口产品的水平。
本技术产业化生产线生产的产品2010年9月在中电十八所测试的数据已达168.1mAh/g(0.2C),141.1mAh/g(0.5C), 130.9mAh/g(1C)。
 
  注:中电十八所测试资质好,但测试平台为针对钴酸锂、锰酸锂的2.5-4.2V,虽可进行磷酸铁锂测试,但未能将全部电量放出(磷酸铁锂应放电至2V)。因此其数据低于实际水平。
 
  4.成本低廉。本技术原材料成本较普遍技术水平低20-40%。
 
  5.工艺全,适应性强。已全面攻克干法、湿法工业化生产工艺,全面掌握草酸亚铁、磷酸铁、铁红等各种工艺路径,且各工艺间水平已基本相同,对已有一定设备和原材料供应基础的技术升级企业来说改造成本低。
 
  6.型号全。不同的电池生产企业,不同的应用方向对磷酸铁锂材料的质量能量密度、体积能量密度、粒度、比表面积、放电倍率等物理、化学技术指标均有不同需求,绝非部分技术供应方所描述的单一产品可通用。本技术已工业化验证已知的全部需求调整可能性,可以针对不同需求灵活调整配方和工艺。
 
  7.技术演进有保障。除了不断提高磷酸铁锂材料技术指标以外,本单位对今后1-20年的电池正极材料技术已开展了产业化试验、中试、小试、实验室、预研的梯队式技术准备,可持续为接产企业提供技术保障。

三、经济指标

生产规模 设备投资
(收率、良品率按照95%计算)
厂房规模 流动资金 人员(工人)
万元 平米 万元
200吨/年 500 1000 500 20(10)
400吨/年 700 1200 750 22(12)
1000吨/年 1600 2000 900 34(24)
生产规模 能源材料成本
(收率、良品率按照95%计算)
综合成本 年产值 年利润
万元/吨 万元/吨 万元 万元
200吨/年 7.12 7.64 2700 1172
400吨/年 7.4 5400 2440
1000吨/年 7.26 13500 6240