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磷酸铁锂的发展与未来

一、磷酸铁锁/strong>

磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料,化学式为LiFePO4(简称LFP),主要用于各种锂离子电池 ?996年日本的NTT首次揭露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材料之后 1997年美国德克萨斯州立大学John. B. Goodenough等研究群,也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性、/p>

美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO4), 使得该材料受到了极大的重视,并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料,尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比,LiMPO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染、/p>

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二、磷酸铁锂电池的性能与特炸/strong>

磷酸铁锂是一种优异的锂离子电池正极材料。锂离子电池由四个主要部分构成,分别为正极、负极、电解液和隔膜, 其中正极既是离子导体也是电子导体,其主要组成部分称为活性物质。磷酸铁锂(LiFePO4)呈现橄榄石结构,作 电池正极材料,涂敷在铝箔与电池正极连接;中间是聚合物的隔膜,将正极与负极隔开,但锂离子可以通过而电子不能通过;石墨等作为电池的负极材料,涂敷在铜箔与电池的负极连接处。磷酸铁锂电池在充电时,正极中的锂离子通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子通过隔膜向正极迁移、/p>

磷酸铁锂电池的优劾/strong>

1.超长寿命:长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也?00次,而磷酸铁锂动力电池在室温?C充放电循?000次,容量保持?0%以上;是铅酸电?倍,镍氢电池?倍,是钴酸锂电池4倍,是锰酸锂电池4-5倍左右、/p>

2.安全性高:磷酸根化学键的结合力比传统的过渡金属氧化物结构化学键强,所以结构更加稳定,并且不易释放氧气.磷酸铁锂电池在高温下的稳定性可?00以上,保证了电池内在的高安全性;不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧、/p>

3.环保且不需要稀有金属:磷酸铁锂电池不含任何(锂之外)重金属或者稀有金?无毒(SGS认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为环保电?

4.充电速度?自放电少,无记忆效应:磷酸铁锂电池可大电?C快速充放电,在专用充电器下,2C充电30分钟内即可使电池充满95?起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能、/p>

5.体积小,重量轻:商品设计可轻量化,体积是相同容量铅酸电池?/3,也较镍氢电池体积小;重量是相同容量铅酸电池?/3,镍氢电池的2/3左右:/p>

6.电池单体电压?放电平台稳定:为3.2V,串联少,电池组可靠性高;电池组可靠性高,可作大电流高功率充放电高倍率放电特性:10C充放电效率达 96%以上,容量保持?0%以上,可实现10C放电;

7.综上可知,磷酸铁锂除了振实密度、克容量两个指标略有不足,其他各项指标均占很大优势,尤其是在循环性能、环保性、安全性能、原料成本及应用领域方面、/p>

三、磷酸铁锂的合成方法9/strong>

1.固相合成法:

1.1高温固相反应法:现阶段最常用,也是最成熟的合成方?采用的氮气保护的推板炉,网带炉,回转炉烧结、/p>

1.2碳热还原法(CTR):合成方法简单,易于操作,原材料价格?适合大规模生产、/p>

1.3微波合成法:合成时间短,能耗低,适合实验室的研究、/p>

1.4机械合金化法

2.液相合成泔/p>

2.1液相共沉淀泔/p>

2.2溶胶-凝胶泔/p>

2.3水热合成泔/p>

3.其他合成方法

放电等离子烧结技术,喷雾热分解技术和脉冲激光沉积技术也于用于磷酸铁锂的合成、/p>

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四、磷酸铁锂产业链

磷酸铁锂材料原料行业属于资源性行业,全球各地的锂资源基本已为各大公司圈地所占。磷源化合物属于传统的化工消耗品,已经具有非常成熟的供应商。相对而言,高质量的铁源化合物国内暂无占有绝对优势的供应商、/p>

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五、产业“八大优势“/strong>

第一符合国家政策导向

磷酸铁锂产业符合国家产业政策的导向,各国都把储能电池和动力电池的发展放在国家战略层面高度,配套资金和政策支持的力度很大, 中国在这方面也十分支持,过去关注镍氢电池,新战略则把目光更多的集中到磷酸铁锂电池上、/p>

第二代表未来电池发展方向

磷酸铁锂电池作为一种实用新型锂电池,代表了电池未来发展的方向。它是迄今为止发明的最理想的动力电池。尽管存在技术和价格上的一些缺陷,但毕竟已经走向商业化的道路。业内专家普遍认为,磷酸铁锂技术不会成为产业发展的障碍(已有A123、Valence、Phostech成熟技术的先例),而价格也会随着产能的扩张而大幅降低,未来甚至会成为最廉价的动力电池、/p>

第三超大市场容量

磷酸铁锂产业的市场蛋糕大的超乎想象,据相关材料分析,其中正极材料全球有几百亿的市场容量,而电池更是有超过5000千亿的市场容量、/p>

第四稳定快速发屔/p>

根据电池产业发展的规律,无论是材料,还是电池,基本呈现稳定增长的趋势,能够抗周期性和国家宏观调控的影响。而作为新型的材料和电池— 磷酸铁锂,随着存量市场的开发和增量市场的渗透,其增长速度明显快于电池行业整体发展速度、/p>

第五应用领域广泛

磷酸铁锂电池应用领域广泛,应用领域主要有9/p>

储能设备

太阳能、风力发电系统之储能设备;不断电系统UPS;配合太阳能电池使用作为储能设备(比亚迪已经在生产此类电池):/p>

电动工具籺/p>

高功率电动工具(无线); 电钻、除草机等;

轻型电动车辆

电动机车、电动自行车、休闲车、高尔夫球车、油电混合车、电动轮椅、电动推高机、清洁车;混合动力汽车(HEV)、国内近2?年的发展目标:/p>

小型设备

医疗设备:电动病、电动轮椅、电动代步车、制氧呼吸器;玩具(遥控电动飞机、车、船);

其他小型电器

矿灯;植入性的医疗器械(磷酸铁锂无毒性,锂电池仅铁锂可满足要求):/p>

⑹军事和航天领域

如UPS、通讯设备、遥测系统、无人侦察机等运军事储能设备;在军事和航天领域也是一种最佳的动力电池、/p>

第六产业利润丰厚

磷酸铁锂产业利润率非常之高,正极材料的毛利在70%以上,而电芯的毛利也有50%以上。而且由于未来强大市场的支撑,行业将在很长一段时间内(初步推测是5年)维持较高的利润率、/p>

第七有一定的技术壁垑/p>

磷酸铁锂行业有一定的门槛,不是谁来做就会做成功的,尤其是材料领域,技术壁垒很高,可以避免太多的竞争。作为新进入这个产业的企业,选择做材料肯定要比做电池更为明智,因为现有的一些锂电池厂商很多,尤其是大厂的地位很难撼动,他们切入到磷酸铁锂电池更具优势、/p>

第八不受制于国外市场

磷酸铁锂产业不会过分依赖国外市场,原料和设备也不会受制于国外企业 国内整个产业链相对是比较成熟的。同时国内外对于磷酸铁锂的研究和产业化的起步差别不大,几乎处于同一起跑线。这跟太阳能电池行业有很大差别,太阳能电池所需多晶硅原料(指过去)和终端应用市场两头在外,受国外政策和市场变化影响很大,这些问题在此次金融危机中已经显现、/p>

综上所述, 国内磷酸铁锂具有广阔的市场空间,同时对于锂离子电池的快速发展是一次难得的机遇。虽然发展中仍存在诸多问题,但是相信不久的将来,通过各企业的共同努力,一定能促进中国电池行业的长足发展、/p>

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亿富机械 2022-05-27 | 阅读?552
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