中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在鋰離子電池中，正極材料占據(jù)著重要地位，約占鋰電成本的40%。其中，在常見(jiàn)的正極材料中磷酸鐵鋰由于安全性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，原材料資源豐富以及更加環(huán)保而在中國(guó)得到了以BYD為首的眾多動(dòng)力電池廠家的追捧。
磷酸鐵鋰的特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問(wèn)題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
磷酸鐵鋰原材料鐵源主要來(lái)源于草酸亞鐵、氧化鐵紅和磷酸鐵。該材料的商業(yè)化也經(jīng)歷了四代生產(chǎn)技術(shù)。以鐵源來(lái)區(qū)分，可以劃分為，第一代草酸亞鐵技術(shù)，技術(shù)代表為北大先行。第二代氧化鐵紅技術(shù)，技術(shù)代表為蘇州威能。第三代為硫酸亞鐵技術(shù)，技術(shù)代表為加拿大phorstec。第四代為磷酸鐵技術(shù)，典型代表貴州安達(dá)等。
1.草酸亞鐵是目前的主流，但設(shè)備依存度高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，形貌調(diào)控難。
2.氧化鐵工藝較成熟，基礎(chǔ)強(qiáng)且穩(wěn)定性好，成本有較大優(yōu)勢(shì)，但V系競(jìng)爭(zhēng)力弱。
3.磷酸鐵路線(xiàn)電性能及穩(wěn)定性好，但是成本高；削減成本后市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。
在鋰離子電池中，正極材料往往是影響電池能量密度的瓶頸所在。磷酸鐵鋰粉體的制備在一定程度上會(huì)影響其作為正極材料的性能。目前制備磷酸鐵鋰的方法很多，如高溫固相反應(yīng)法、碳熱還原法以及尚未規(guī)�；乃疅岱�、噴霧熱解法、溶膠-凝膠法、共沉淀法等。若要加快磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化速度，其技術(shù)研究就要不斷深入。
上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)常程康教授所在團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了新一代的磷酸鐵鋰合成技術(shù)，第五代使用鐵粉作為鐵源，目前獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明授權(quán)。本技術(shù)具有有環(huán)保及成本低廉的優(yōu)勢(shì)。該方法通過(guò)對(duì)鐵粉預(yù)處理，得到高度活化的微納米鐵粉，然后將鐵粉與磷酸進(jìn)行反應(yīng)，得到自制的二價(jià)磷酸鐵。然后與氫氧化鋰、碳酸鋰均勻混合，窯爐煅燒后得到納米磷酸鐵鋰。
本方法與第一代工藝相比，由于使用還原鐵粉、磷酸、氫氧化鋰為原料，煅燒過(guò)程中沒(méi)有氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳等污染性氣體的排放，具有非常好的環(huán)保特性；與第二代工藝相比，由于還原鐵粉與磷酸反應(yīng)后形成二價(jià)鐵離子，在后續(xù)磷酸鐵鋰物相的形成過(guò)程中不存在鐵的價(jià)態(tài)還原問(wèn)題，因此能夠保持材料電化學(xué)性能的一致性與穩(wěn)定性；與第三代工藝相比，減少了大量的水資源使用與廢水排放處理費(fèi)用。與第四代技術(shù)相比，由于制造過(guò)程采用自制的二價(jià)磷酸鐵，成本優(yōu)勢(shì)顯著。
本方法合成的磷酸鐵鋰呈現(xiàn)球形結(jié)構(gòu)，粒徑均一，形貌統(tǒng)一。獲得粉體為高純度磷酸鐵鋰材料，一次顆粒為納米尺寸，在100-200納米之間，二次顆粒為球形，大小在2-5微米。該技術(shù)參數(shù)與目前市場(chǎng)產(chǎn)品相當(dāng)，具有非常好的工藝性能。目前的研究結(jié)果表明該材料據(jù)有很好的電化學(xué)性能，0.1C下比容量為160-170mAh/g，0.5C下比容量為155-160 mAh/g。0.1C首次倫效率96.9%，0.5C首次庫(kù)倫效率96.3%，0.5C/100次循環(huán)容量保持率98.5%該技術(shù)具有如下的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：
1、工藝簡(jiǎn)單，重現(xiàn)好，可靠性強(qiáng)
2、使用二價(jià)鐵進(jìn)行合成，避免了Fe的氧化
3、獲得產(chǎn)品純度高，性能穩(wěn)定性好
4、成本低廉，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)
5、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染物排放
同時(shí)，該生產(chǎn)線(xiàn)還適合鈦酸鋰、NCA、NCM等電池材料的生產(chǎn)，研究團(tuán)隊(duì)已有相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備。
2017年10月16-17日，常程康教授將參加2017能源顆粒材料制備及測(cè)試技術(shù)研討會(huì)！屆時(shí)講詳細(xì)講解新一代納米磷酸鐵鋰綠色合成技術(shù)，并與參會(huì)人員進(jìn)行項(xiàng)目對(duì)接。
關(guān)于常程康教授
常程康，教授，博士生導(dǎo)師，江蘇興化人�，F(xiàn)任上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院材料學(xué)院教授、副院長(zhǎng)、碩士生導(dǎo)師。
長(zhǎng)期從事無(wú)機(jī)功能材料的研究，主要研究方向?yàn)?a href="http://cruisingreen.com/zc/160.html" target="_blank" style="color:#0000ff">納米材料、發(fā)光材料與新能源材料。主要學(xué)術(shù)兼職為日本應(yīng)用物理學(xué)會(huì)會(huì)員，美國(guó)納米研究協(xié)會(huì)會(huì)員，上海市硅酸鹽協(xié)會(huì)新能源材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員。
參加教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃、教育部骨干教師計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市啟明星人才計(jì)劃多項(xiàng)。獨(dú)立主持國(guó)家博士后基金、上海市納米專(zhuān)項(xiàng)、上海市優(yōu)秀青年教師基金、上海市浦江人才計(jì)劃、上海市自然基金等縱向科研計(jì)劃。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)總額600余萬(wàn)元，其中獨(dú)立主持項(xiàng)目費(fèi)用200萬(wàn)元。目前在無(wú)機(jī)材料、能源材料相關(guān)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表文章近50篇，其中SCI論文近40篇。論文它引次數(shù)500余次。
