磷酸鐵鋰是個什么鬼
磷酸鐵鋰是一種新型鋰離子電池正極材料,分子式LiFeP04,簡稱LFP,應用領域十分廣泛。
·大型電動車輛:公交車、電動汽車、景點游覽車及混合動力車等;
·輕型電動車:電動自行車、高爾夫球車等;
·電動工具:電鉆、電鋸、割草機等;
·小型設備:智能機、無人機、醫(yī)療器械等;
·軍事和航天用動力電池;
·太陽能及風力發(fā)電的儲能設備......
磷酸鐵鋰的主材組成如下:
| 項目 | 單位 | 技術標準 | 
| 鋰(Li) | % | 4.3±0.5 | 
| 鐵(Fe) | % | 34.0±1.5 | 
| 磷(P) | % | 19.0±1.0 | 
| 碳(C) | % | 1.6±0.2 | 
(朗泰內(nèi)控)
磷酸鐵鋰的物理特性如下:
| 項目 | 單位 | 技術標準 | 測試方法 | |
| 外觀 | / | 黑灰色粉末,顏色均一,無結塊 | 目視 | |
| 粒度分布 | D10 | µm | ≥0.5 | 馬爾文 | 
| D50 | 2.5±1 | |||
| D97 | ≤20.0 | |||
| 松裝密度 | g/cm³ | ≥0.5 | 振實密度儀 | |
| 振實密度 | g/cm³ | ≥1.0 | 振實密度儀 | |
| 壓實密度 | g/cm³ | 2.2~2.5 | / | |
| 比表面積 | m²/g | 13~17 | GB/T 6284-2006 | |
(朗泰內(nèi)控)
磷酸鐵鋰的電化學特性如下:
| 項目 | 單位 | 技術標準 | 測試方法 | 
| 首次放電容量(0.1C) | mAh/g | ≥158 | 半電池 | 
| 首次放電容量(0.2C) | ≥155 | ||
| 放電容量(1C) | ≥132 | ||
| 首次放電效率(0.2C) | % | ≥95 | |
| 中值電壓(0.1C) | V | ≥3.39 | |
| 循環(huán)性能(1C) | / | ≥2000 | 全電池 14500 | 
| 低溫性能(0.2C)(-20℃) | % | ≥70% | 
(朗泰內(nèi)控)
磷酸鐵鋰的前世今生
自1996年日本的NTT首次披露AyMPO4(A為堿金屬,M為Co,Fe兩者之組合LiFeCoPO4)的橄欖石結構的鋰電池正極材料之后,1997年美國德州大學的約翰·B·古迪納夫(John. B. Goodenough)教授等研究團隊,也接著報道了LiFePO4 的可逆性地遷入脫出鋰的特性,美國與日本不約而同地發(fā)表橄欖石結構(LiMPO4),使得該材料受到了極大的重視,并引起廣泛的研究和迅速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的鋰離子電池正極材料,尖晶石結構的LiMn2O4 和層狀結構的LiCoO2相比,LiMPO4 的原物料來源更廣泛、價格更低廉且無環(huán)境污染。
2002年,磷酸鐵鋰(LFP)首次被美國Valance公司產(chǎn)業(yè)化,隨即引起了中國市場的廣泛關注。從2004年開始,我國掀起了一股投資磷酸鐵鋰材料和磷酸鐵鋰動力電池的熱潮,隨后,它成為我國正極材料的主要產(chǎn)品。
根據(jù)鐵源的來源,磷酸鐵鋰的制程工藝主要有三種:磷酸鐵工藝、草酸亞鐵工藝、氧化鐵紅工藝。而由于磷酸鐵工藝在能量密度上更有優(yōu)勢一些,目前正成為主流。
制造工藝如下:

 
 
我國磷酸鐵鋰的開發(fā)研究比較晚,但近年來發(fā)展非常迅速,已經(jīng)成為了全球磷酸鐵鋰的生產(chǎn)和消費大國。根據(jù)鑫欏資訊統(tǒng)計,2016年磷酸鐵鋰產(chǎn)量達到7.39萬噸,同比增長超過100%。
 
 
 
朗泰認為,磷酸鐵鋰電池的安全性決定了其在大巴車上的不可替代性,后續(xù)市場的增長仍有廣闊空間。另一方面,磷酸鐵鋰的長壽命及低成本為即將爆發(fā)的儲能市場提供了更為明顯的競爭優(yōu)勢,而隨著石墨烯、碳納米管等添加劑工藝技術的成熟,使之與磷酸鐵鋰配合使用將會大大提高磷酸鐵鋰電池的能量密度。
盡管磷酸鐵鋰具有較多優(yōu)勢,但仍然避免不了來自三元材料的正面挑戰(zhàn):
| 正極材料 | 磷酸鐵鋰 | 三元材料 | 
| 晶型 | 橄欖石狀 | 層狀 | 
| 工作電壓/V | 3.4 | 3.7 | 
| 材料電容量(mAh/g) | 160 | 160-190 | 
| 質(zhì)量比能量(Wh/kg) | 130 | 170 | 
| 循環(huán)壽命/次 | ﹥2000 | 800 | 
| 成本(元/kg) | 100-120 | 150-200 | 
| 優(yōu)點 | ●高穩(wěn)定性 ●安全可靠 ●鐵磷資源豐富 | ●能量密度高 ●倍率性能好 | 
| 缺點 | ●低溫性能一般 ●質(zhì)量比能量低 | ●鎳鈷資源稀缺且價格昂貴●安全性差 
 | 
能量密度、倍率和壽命等都是衡量鋰離子電池正極材料的關鍵指標。隨著新能源汽車行業(yè)以及儲能行業(yè)的發(fā)展和技術進步,預計未來正極材料行業(yè)在細分的磷酸鐵鋰以及三元材料方面將成為正極材料產(chǎn)業(yè)增長的主要驅(qū)動力。同時也預示著磷酸鐵鋰和三元材料的市場博弈會更加劇烈。
短期內(nèi)鋰離子電池各材料之間以及技術路線之爭還有待業(yè)界大咖們繼續(xù)研究和探討,目前,磷酸鐵鋰和三元材料電池已經(jīng)遙遙領先于其它材料。磷酸鐵鋰的安全、穩(wěn)定方面有優(yōu)勢,而能量密度較低卻是繞之不過的痛點,三元材料的綜合性能優(yōu)異,但鎳鈷資源、成本的短板也不得不重視。
關于朗泰:
河南朗泰新能源有限公司自2009年開始一直專心、專注于磷酸鐵鋰材料的研發(fā)制造。
朗泰在三方面助力磷酸鐵鋰材料的創(chuàng)新及品質(zhì)的提高:
一是克容量提高。磷酸鐵鋰理論容量為170 mAh/g,我們通過摻雜改性生產(chǎn)出的材料實際容量0.1C可高達162 mAh/g,已經(jīng)非常接近理論容量。
二是改善低溫性能。我們?yōu)榱诉m應北方市場,通過將材料納米化研磨,新推出的材料在-20℃的低溫下性能大于80%。
三是提高壓實密度?,F(xiàn)在磷酸鐵鋰市場普遍壓實密度不超過2.25g/㎝?,而我們已推出2.5—2.6g/cm?的高壓實磷酸鐵鋰。

 
  
 
                 CONTACT US
CONTACT US ICC APP
ICC APP
