[00140400]复合掺杂的倍率型磷酸铁锂电池材料的研制

①课题来源与背景 随着电动汽车的应用发展,对电动汽车的续航能力和能量密度的要求越来越高,这就要求磷酸铁锂具有更高的比容量。但是现有高比容量磷酸铁锂材料循环性能、低温和倍率性能较差,该问题是制约电动汽车发展的难点问题。 本项目针对电动汽车电池对高比容量磷酸铁锂材料的特殊要求,成功解决了高比容量磷酸铁锂循环性能、低温和倍率性能差等技术难题。 ②研究目的与意义 针对电动汽车电池对高比容量磷酸铁锂材料要求高的特点,本项目采用共沉淀-固相法,运用砂磨和微波真空干燥技术,使原料达到分子级混合,细化了材料颗粒,提高了前驱体干燥的效率和均匀性,采用新型的复合碳源进行碳包覆,大大提高了材料电导率,改善了材料倍率性能,采用精细化管理和控制,制得了纳米级磷酸铁锂,解决了高比容量磷酸铁锂循环性能、低温和倍率性能差等技术难题。 ③主要论点与依据 本研究项目采用共沉淀-固相法的合成工艺,运用复合掺杂技术与砂磨-微波真空干燥技术,通过掺杂高价金属离子和复合碳源包覆,合成了倍率型锂离子电池正极材料磷酸铁锂,具有比容量高、循环性能优、低温和倍率性能好等特性,特别适合于电动汽车等电池领域。 ④创见与创新 a. 共沉淀-固相法和复合掺杂技术联用,提高了材料放电比容量和循环性能,解决了高比容量磷酸铁锂循环性能差的技术难题。 b. 运用砂磨和微波真空干燥技术,使原料达到分子级混合,细化了材料颗粒,并提高了前驱体干燥的效率和均匀性,制得的纳米级磷酸铁锂材料具有优异的低温性能和倍率性能。 c. 采用新型的复合碳源进行碳包覆,大大提高了材料电导率,改善了材料倍率性能。 ⑤社会经济效益 本项目解决了电动汽车电池对高容量磷酸铁锂材料循环性能优、低温和倍率性能好的要求。我公司产品性能稳定,已得到全国绝大部分动力电池厂商的认可,对山东省乃至全国电动汽车动力电池的发展起到了较好的带动和促进作用。通过本项目的实施, 2015年,销售收入达到2346万元,利税517万元。同时,新增近80人的就业岗位,解决了一定的就业问题。 ⑥存在的问题 本项目采用共沉淀-固相法,运用砂磨和微波真空干燥技术,使原料达到分子级混合,细化了材料颗粒,提高了前驱体干燥的效率和均匀性,采用新型的复合碳源进行碳包覆,大大提高了材料电导率,改善了材料倍率性能,采用精细化管理和控制,制得了纳米级磷酸铁锂,解决了高比容量磷酸铁锂循环性能、低温和倍率性能差等技术难题。通过本项目的实施,已经实现了倍率型磷酸铁锂材料的大规模生产,总体技术已达国际先进水平。虽然本项目产品性能取得了较大突破性,但在降低成本和增加资金方面还需提高和改善。 ⑦历年获奖情况 2011年12月,“高性能磷酸铁锂生产技术研究及其产业化”项目获得山东省人民政府授予的科技进步二等奖; 2015年12月,“高功率动力电池正极材料磷酸铁锂的研究与产业化”项目获得烟台市人民政府授予的科技进步三等奖;2010年12月,“锂离子电池正极材料磷酸铁锂中试生产技术”项目获得烟台市人民政府授予的科技进步二等奖; 2010年5月,“锂离子电池正极材料磷酸铁锂中试生产技术”项目获得烟台市芝罘区人民政府授予的科技进步一等奖。