磷酸鐵鋰、動(dòng)力電池基礎(chǔ)介紹

1、磷酸鐵鋰的誕生 1996年，日本的NTT首次揭露AyMPO4(A為堿金屬，M為CoFe兩者之組合iFeCOPO4)的橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰離子電池正極材料，次年美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)John. B. Goodenough等研究群，接著也報(bào)導(dǎo)了磷酸鐵鋰的可逆性地遷入脫出鋰的特性，美國(guó)與日本不約而同地發(fā)表橄欖石結(jié)構(gòu)(磷酸鐵鋰), 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)的鋰離子二次電池正極材料，尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4和層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2相比，磷酸鐵鋰的原物料來(lái)源更廣泛、價(jià)格更低廉且無(wú)環(huán)境污染。磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)與工作原理 磷酸鐵鋰電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過(guò)聚合物隔

2、膜向負(fù)極遷移；在放電過(guò)程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過(guò)隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。磷酸鐵鋰運(yùn)作的原理 磷酸鐵鋰橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰離子電池正極材料，已經(jīng)有多家上游專(zhuān)業(yè)材料廠展開(kāi)量產(chǎn)，預(yù)料將徹底大幅擴(kuò)張鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域，將鋰電池帶到擴(kuò)展至電動(dòng)自行車(chē)、油電混合車(chē)與電動(dòng)車(chē)的新境界；日本東京工業(yè)大學(xué)由山田淳夫教授所領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，在2008年8月11日出版的自然材料報(bào)告說(shuō)，磷酸鐵鋰鋰離子電池將會(huì)被用作清潔環(huán)保的電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力裝置，其前景被普遍看好。由山田淳夫教授所領(lǐng)導(dǎo)的東京工業(yè)大學(xué)與東北大學(xué)的聯(lián)合研究人員，使用中子射線照射磷酸鐵，然后分析中子和物質(zhì)之間的相互作用來(lái)研究

3、鋰離子在磷酸鐵中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。研究人員的結(jié)論是，在磷酸鐵鋰中，鋰離子按照一定方向筆直地?cái)U(kuò)散開(kāi)去，這與鋰離子在現(xiàn)有的鈷等電極材料中的運(yùn)動(dòng)方式不同。這樣的結(jié)論與原先推估的理論完全一致，使用中子繞射分析的結(jié)果，更加證實(shí)了磷酸鐵鋰可以確保鋰電池的大電流輸出輸入的安全性。鋰電池采用磷酸鐵鋰做正極的意義 當(dāng)前鋰電池的正極材料主要有4種，即：磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰和三元材料。組成電池正極材料的金屬元素中，鈷最貴，并且存儲(chǔ)量不多，鎳、錳較便宜，而鐵最便宜。正極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因此，采用磷酸鐵鋰正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。它的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境無(wú)污染。作為可充電電池的要求是：容量

4、高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全（不會(huì)因過(guò)充電、過(guò)放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、無(wú)毒或少毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。采用磷酸鐵鋰作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯(cuò)，特別在大放電率放電（510C放電）、放電電壓平穩(wěn)上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環(huán)次數(shù)）、對(duì)環(huán)境無(wú)污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動(dòng)力電池。 電動(dòng)自行車(chē)應(yīng)用成為磷酸鐵鋰電池的發(fā)展的切入點(diǎn) 國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定指出，十二五期間新能源汽車(chē)等 7 個(gè)產(chǎn)業(yè)被確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。此前國(guó)家也相繼出臺(tái)一些鼓勵(lì)及扶持政策

5、來(lái)推廣節(jié)能與新能源汽車(chē)，這些政策的出臺(tái)無(wú)疑為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池企業(yè)帶來(lái)了福音。然而，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用存在瓶頸，其發(fā)展不能一蹴而就，因此，盡管前景光明，但道路依然曲折。電動(dòng)自行車(chē)是應(yīng)用切入點(diǎn)平安證券分析報(bào)告指出，受益于新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，未來(lái)動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模將高速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì) 2010 年至 2018 年全球動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá) 54.2%，并于 2018 年達(dá)到 160 億美元。盡管市場(chǎng)誘人，但電動(dòng)車(chē)用動(dòng)力鋰離子電池與小功率鋰離子電池有很大區(qū)別，前者對(duì)電池的功率密度、一致性和安全性都有更加嚴(yán)格的要求，其成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于手機(jī)、筆記本電腦

6、及電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池。江西省金鋰科技有限公司研發(fā)總監(jiān)高旭光說(shuō)，目前，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池用在電動(dòng)汽車(chē)上其本身的問(wèn)題不是很大，影響它應(yīng)用的主要瓶頸還是配套問(wèn)題。他分析說(shuō)，第一是成本，一臺(tái)大巴車(chē)所磷酸鐵鋰電池大概五六十萬(wàn)元，與普通的燃油車(chē)相比，成本就提高了五六十萬(wàn)元。第二，使用環(huán)境不太好，目前國(guó)內(nèi)外充電站的建設(shè)還沒(méi)有形成足夠的網(wǎng)絡(luò)，雖然國(guó)家有補(bǔ)貼支持電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展，但消費(fèi)者不敢買(mǎi)，因?yàn)榧词官I(mǎi)了車(chē)也找不到足夠的地方充電。第三，電動(dòng)汽車(chē)缺少認(rèn)證，目前可以上路并且上了牌照的電動(dòng)車(chē)很少，而可供消費(fèi)者選擇的車(chē)型也很少。第四，電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)體系還沒(méi)有完全建立，交管局的認(rèn)定及售后服務(wù)都還成問(wèn)題?！澳壳埃捎陔妱?dòng)汽

7、車(chē)用磷酸鐵鋰電池的技術(shù)瓶頸沒(méi)有突破，導(dǎo)致其很難產(chǎn)業(yè)化。因此，我認(rèn)為國(guó)家應(yīng)該將補(bǔ)貼用在發(fā)展電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池上?！备咝窆庹f(shuō)，“電動(dòng)汽車(chē)的撬動(dòng)作用很差，基本是全額補(bǔ)貼，如電動(dòng)汽車(chē)用電池若花 5 萬(wàn)元，國(guó)家就得補(bǔ)貼 5 萬(wàn)元。而電動(dòng)自行車(chē)則不用 100%補(bǔ)貼，只要補(bǔ)貼 30%即可。換句話說(shuō)，國(guó)家只要補(bǔ)貼 30%就能把自行車(chē)用鋰離子電池扶持起來(lái)。再將在電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域積累的成功經(jīng)驗(yàn)逐步向電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域擴(kuò)展，以點(diǎn)帶面，最終達(dá)到磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在電動(dòng)車(chē)上大規(guī)模應(yīng)用的目的?！睒?biāo)準(zhǔn)及服務(wù)設(shè)施要及時(shí)跟上時(shí)隨著傳統(tǒng)能源價(jià)格的不斷走高，鋰離子電池成本的不斷下降以及材料、一致性問(wèn)題的逐步解決，未來(lái)，電動(dòng)車(chē)用磷酸鐵鋰電池

8、的發(fā)展前景將十分樂(lè)觀。 電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展思路的報(bào)告上交國(guó)務(wù)院 12月3日消息，中國(guó)工程院院士、防化研究院第一研究所研究員楊裕生與鋰電專(zhuān)家陳清泉、陳立泉、鄭綿平3位中國(guó)工程院院士一起向國(guó)務(wù)院提交了一份關(guān)于我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展思路的報(bào)告。報(bào)告建議由國(guó)家撥款20億元設(shè)立動(dòng)力鋰電池研發(fā)重大專(zhuān)項(xiàng)，全面提升我國(guó)動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)隔膜和電解質(zhì)國(guó)產(chǎn)化；攻克電池模塊成組技術(shù)，提高電池安全性和一致性，電池組的壽命達(dá)到充放電1500次等。 楊裕生表示，雖然目前我國(guó)上馬電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目的車(chē)企已多達(dá)100多家，但我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的最核心部件鋰電池的生產(chǎn)技術(shù)缺乏，多項(xiàng)關(guān)鍵材料依賴(lài)進(jìn)口。因此他建議，國(guó)家要投巨資來(lái)設(shè)立鋰電池研發(fā)重大專(zhuān)

9、項(xiàng)，加快突破鋰電池關(guān)鍵技術(shù)的步伐，從而為510年后的純電動(dòng)汽車(chē)鋰電池提供具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。 楊裕生表示其實(shí)我國(guó)在發(fā)展電動(dòng)車(chē)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的鋰資源探明儲(chǔ)量居世界第二位，而鋰是發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)必不可少的礦產(chǎn)資源。但由于我國(guó)目前只有資源優(yōu)勢(shì)而沒(méi)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，鋰礦的開(kāi)采與提純技術(shù)與國(guó)外還有較大差距，導(dǎo)致電池用的鋰產(chǎn)品大多數(shù)依靠進(jìn)口。未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是電池性能的競(jìng)爭(zhēng)。誰(shuí)掌握了電池的領(lǐng)先技術(shù)并將其產(chǎn)業(yè)化，誰(shuí)就會(huì)在未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)占得先機(jī)。 磷酸鐵鋰專(zhuān)利問(wèn)題困擾中國(guó)企業(yè) 專(zhuān)利問(wèn)題困擾中國(guó)企業(yè)關(guān)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問(wèn)題引起了出席鐵鋰論壇專(zhuān)業(yè)人士的強(qiáng)烈共鳴。江西金鋰科技的陳亮表示，其實(shí)，對(duì)

10、于知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直面臨國(guó)外專(zhuān)利的商業(yè)阻礙以及技術(shù)壟斷的干擾。例如，早在2000年，中國(guó)鎳氫電池企業(yè)就曾受到美國(guó)OvONic公司在專(zhuān)利侵權(quán)方面的指控。包括比亞迪、樂(lè)凱、沈陽(yáng)三普、南海新力和深圳三俊等8家中國(guó)電池公司向Ovonic繳納了大筆專(zhuān)利許可費(fèi)。2003年7月，索尼在北京對(duì)比亞迪提出鋰電池專(zhuān)利訴訟。目前，比亞迪每年用于相關(guān)事件的法律開(kāi)支大約在100萬(wàn)美元。2008年7月，3M對(duì)索尼、索尼電子、聯(lián)想、聯(lián)想美國(guó)、日立、松下等11家公司進(jìn)行了電池專(zhuān)利技術(shù)方面的起訴。因此，中國(guó)相關(guān)管理部門(mén)和企業(yè)應(yīng)該在電池專(zhuān)利方面給予更多重視，尤其是電池外銷(xiāo)的企業(yè)，應(yīng)盡可能多地掌握知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的

11、法律知識(shí)，保護(hù)自身的權(quán)益，以免受到巨額專(zhuān)利授權(quán)費(fèi)的傷害。另一方面，截至2010年7月29日，中國(guó)關(guān)于磷酸鐵鋰電池的專(zhuān)利有201個(gè)，包括材料組成專(zhuān)利24個(gè)，材料工藝專(zhuān)利177個(gè)。從2003年到2010年，中國(guó)企業(yè)在這方面的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量一直在上升。但從2005年起，最終核準(zhǔn)件數(shù)與實(shí)際申請(qǐng)件數(shù)的比率反而呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)。針對(duì)上述情況，陳亮指出，企業(yè)要注意專(zhuān)利申請(qǐng)的盲目性問(wèn)題，因?yàn)閷?zhuān)利數(shù)量多少并不能完全代表一個(gè)企業(yè)的真正實(shí)力。申請(qǐng)專(zhuān)利必須注重產(chǎn)品的實(shí)用性、新穎性和創(chuàng)造性。在磷酸鐵鋰正極材料領(lǐng)域，美國(guó)掌控了關(guān)鍵專(zhuān)利技術(shù)。美國(guó)德州大學(xué)曾與日本NTT為磷酸鐵鋰電池材料專(zhuān)利問(wèn)題進(jìn)行過(guò)訴訟，結(jié)果NTT被迫將

12、所擁有的磷酸鐵鋰正極材料專(zhuān)利授權(quán)給德州大學(xué)，并向?qū)Ψ街Ц读?000萬(wàn)美元的和解金。之后，臺(tái)灣很多電池企業(yè)都通過(guò)購(gòu)買(mǎi)磷酸鐵鋰電池專(zhuān)利授權(quán)來(lái)避免此類(lèi)紛爭(zhēng)。 磷酸鐵鋰的合成方法 磷酸鐵鋰的合成方法有3種：1.固相法 固相法簡(jiǎn)單方便、容易操作，是目前大規(guī)模生產(chǎn)的主要方法，但其缺點(diǎn)是合成難以達(dá)到分子線度化學(xué)計(jì)量比混合、周期長(zhǎng)、能量消耗大、顆粒不均勻。固相法中原料的選擇必須慎重，原料的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、熔點(diǎn)等性質(zhì)對(duì)于合成納米材料能否成功至關(guān)重要。由于混合材料較多（至少3中），所以原材料混合必須均勻。2.微波合成法與傳統(tǒng)固相加熱十幾小時(shí)相比，微波合成具有反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)靈敏、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是過(guò)

13、程難以控制，設(shè)備投入較大，這也限制了其工業(yè)化。3.水熱法水熱法能夠在低溫生長(zhǎng)出晶形良好的納米顆粒，但是由于其要在高壓下實(shí)施，工業(yè)化條件無(wú)法達(dá)到，因此水熱法產(chǎn)品僅僅停留在實(shí)驗(yàn)階段。4.化學(xué)共沉淀法與溶膠凝膠法化學(xué)共沉淀法與溶膠凝膠法是制備納米材料的主要方法。目前制得了多形態(tài)納米級(jí)的粉狀、纖維狀、多孔正極材料及薄膜正極材料，提高了磷酸鐵鋰的性能，電化學(xué)性能明顯優(yōu)于固相法，因?yàn)樵摲椒ㄖ苽涞玫降臉悠烦煞指鼮榫?，純凈，同時(shí)與在熱處理過(guò)程中取向有關(guān)。但是其缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中，控制環(huán)節(jié)明顯增加，條件更難達(dá)到。 金鋰科技 鋰離子電池正極材料應(yīng)采用錳酸鋰還是磷酸鐵鋰？哪種更具有發(fā)展前景？ 鋰離子電池正極材料有多

14、種，錳酸鋰和磷酸鐵鋰是使用較多的兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。錳酸鋰成本低，適用于大功率動(dòng)力電池，缺點(diǎn)是高溫下循環(huán)性差，貯存時(shí)容量衰減快。磷酸鐵鋰具有資源豐富、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但電導(dǎo)率低。作為車(chē)用動(dòng)力電池，業(yè)界一致看好磷酸鐵鋰的發(fā)展前景。 這兩種正極材料都存在弊端，就這兩種而言，各有利弊，如果通過(guò)技術(shù)解決錳酸鋰的壽命和能量比問(wèn)題，它的體積比能量還是優(yōu)于磷酸鐵鋰的，但隨著磷酸鐵鋰材料技術(shù)的不斷發(fā)展，磷酸鐵鋰材料壽命長(zhǎng)、性能趨于穩(wěn)定、安全性高等優(yōu)勢(shì)將成為鋰離子電池正極材料的首選。 金鋰科技 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池未來(lái)的市場(chǎng)熱點(diǎn)是電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)還是電動(dòng)工具？ 電動(dòng)汽車(chē)自然是主流，但是電動(dòng)摩托車(chē)、自行

15、車(chē)都會(huì)有一部分市場(chǎng)。電動(dòng)工具用電池和動(dòng)力車(chē)用電池不是一回事，不能相提并論，技術(shù)和市場(chǎng)都不一樣。 關(guān)于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的市場(chǎng)熱點(diǎn)問(wèn)題，要看技術(shù)路線和市場(chǎng)路線。 近期，如果從使用量和比例的大小看，隨著全球淘汰鎘鎳電池呼聲的高漲，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在電動(dòng)工具中的使用將逐步普及，從而成為主導(dǎo)產(chǎn)品之一。電動(dòng)自行車(chē)是電動(dòng)車(chē)中的“平民車(chē)”，擁有量大(年產(chǎn)2000 多萬(wàn)輛，擁有1 億多輛)，如果政府部門(mén)采取適當(dāng)引導(dǎo)和支持措施，電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池將可能最先成為市場(chǎng)熱點(diǎn)，特別是在出口和高端市場(chǎng)。從遠(yuǎn)期考慮，隨著電池技術(shù)上的突破，電動(dòng)汽車(chē)最終將成為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的市場(chǎng)熱點(diǎn)，特別是純電動(dòng)車(chē)，電池用量大。 磷酸鐵鋰

16、動(dòng)力電池的市場(chǎng)熱點(diǎn)不僅取決于市場(chǎng)拉動(dòng)因素，也取決于政府推動(dòng)策。 金鋰科技 國(guó)家出臺(tái)鼓勵(lì)政策，為磷酸鐵鋰電池企業(yè)帶來(lái)哪些利好？企業(yè)如何把握這個(gè)機(jī)遇？ 政策的出臺(tái)推動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特別專(zhuān)門(mén)規(guī)定了磷酸鐵鋰電池的發(fā)展，具有方向性。對(duì)技術(shù)、成本、經(jīng)濟(jì)性都提出了規(guī)劃，但也存在很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，作為磷酸鐵鋰電池企業(yè)或者是整車(chē)企業(yè)都應(yīng)抓住此次機(jī)會(huì)，借助政府的平臺(tái)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，加快資源整合，但技術(shù)必須穩(wěn)定可靠，成本經(jīng)濟(jì)適用?；旌想妱?dòng)和純電動(dòng)汽車(chē)可以雙軌并行，城市公交大巴可以純電動(dòng)，城際交通和私家用車(chē)必須走混合動(dòng)力路線。 政府各項(xiàng)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的出臺(tái)，對(duì)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)而言，顯然是一個(gè)利

17、好消息。電動(dòng)汽車(chē)用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初期，市場(chǎng)應(yīng)用對(duì)其發(fā)展是至關(guān)重要的，沒(méi)有應(yīng)用市場(chǎng)就沒(méi)有磷酸鐵鋰電池的商品化，也就沒(méi)有磷酸鐵鋰電池的成熟和技術(shù)進(jìn)步。 就全球鋰離子電池布局來(lái)說(shuō)，日本、韓國(guó)和中國(guó)廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。但技術(shù)上，日本企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度仍然居于領(lǐng)先地位，我國(guó)鋰離子電池相關(guān)企業(yè)應(yīng)借助國(guó)家的大力支持，不斷增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，夯實(shí)核心技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，緊抓全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展機(jī)遇，盡快占領(lǐng)高新科技鋰離子電池產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。目前，發(fā)展以電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車(chē)已成為世界各國(guó)汽車(chē)工業(yè)的主要趨勢(shì)，在我國(guó)發(fā)展新能源車(chē)已成為共識(shí)并顯現(xiàn)出良好態(tài)勢(shì)。新能源車(chē)研發(fā)方面，我們與發(fā)達(dá)國(guó)家相比

18、較，幾乎站在同一起跑線上。 錳酸鋰和磷酸鐵鋰各有優(yōu)缺點(diǎn) 鋰離子電池正極材料應(yīng)采用錳酸鋰還是磷酸鐵鋰？哪種更具有發(fā)展前景？ 王金良 動(dòng)力鋰離子電池的正極材料有多種，錳酸鋰和磷酸鐵鋰是使用較多的兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。錳酸鋰成本低，適用于大功率動(dòng)力電池，缺點(diǎn)是高溫下循環(huán)性差，貯存時(shí)容量衰減快。磷酸鐵鋰具有資源豐富、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但電導(dǎo)率低。作為車(chē)用動(dòng)力電池，業(yè)界一致看好磷酸鐵鋰的發(fā)展前景。 這兩種正極材料都存在弊端，我比較看好其他的材料。就這兩種而言，各有利弊，如果通過(guò)技術(shù)解決錳酸鋰的壽命和能量比問(wèn)題，它的體積比能量還是優(yōu)于磷酸鐵鋰的，磷酸鐵鋰雖然壽命長(zhǎng)但其他性能都處在劣勢(shì)。從材料技術(shù)發(fā)展

19、層面來(lái)看，不久將有容量更高、性能更好的材料推出。 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的屏障 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng) 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的屏障 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng) 目前，我國(guó)大部分動(dòng)力電池為鉛酸電池，鉛酸電池具有容量小、體積大、污染大等缺點(diǎn)，所以磷酸鐵鋰電池將成為鋰動(dòng)力電池發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)，與此同時(shí)，研究磷酸鐵鋰電池保護(hù)電路亦為一個(gè)主要的發(fā)展方向。 眾所周知，動(dòng)力電池組是由多塊單體電池串聯(lián)而成，但實(shí)際上每個(gè)電池之間的參數(shù)及個(gè)體性能存在微小差 異，這就要求我們?cè)谶M(jìn)行充放電時(shí)，必須保持電池組中各串聯(lián)單體電池電壓之間的自動(dòng)平衡，否則會(huì)影響 電池組中單個(gè)電池的壽命。 關(guān)于動(dòng)力鋰電池保護(hù)板的功能，大致可以總結(jié)為以下幾

20、個(gè)方面： 1、保護(hù)板具有過(guò)充電壓保護(hù)功能，單塊鋰電池的最高限制電壓設(shè)置為4.2V，當(dāng)充電電壓達(dá)到此值時(shí)， 電路板限制充電，并有各個(gè)單體電池的指示燈顯示； 2、保護(hù)板具有過(guò)放電壓保護(hù)功能，動(dòng)力電池進(jìn)行工作時(shí)消耗電能，使電池電壓降低，如果超過(guò)它的范 圍，將對(duì)電池的壽命造成影響。單塊鋰電池的欠壓保護(hù)值設(shè)定為2.0V，當(dāng)?shù)陀谠撝禃r(shí)，保護(hù)板對(duì)電池進(jìn)行 保護(hù)，使鋰電池組自動(dòng)停止工作。 3、該保護(hù)板具有過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)工作電流超過(guò)額定值時(shí)，鋰電池保護(hù)板發(fā)出信號(hào)，使鋰電池組停止 工作。 4、該保護(hù)板具有短路保護(hù)功能，當(dāng)外部由于各種原因造成短路時(shí)，鋰電池保護(hù)板對(duì)鋰電池組進(jìn)行保護(hù)， 防止對(duì)鋰電池組造成損壞。 5、

21、該保護(hù)板具有溫度保護(hù)功能，當(dāng)電池工作溫度超過(guò)額定值時(shí)，通過(guò)該線路板停止鋰電池組的工作， 以免發(fā)生意外，從而對(duì)電池組及用戶起到保護(hù)的作用。 磷酸鐵鋰正極材料鋰離子動(dòng)力電池的材料 目前，我國(guó)小容量鋰電池如手機(jī)電池、筆記本電腦電池等的生產(chǎn)已基本趨于飽和，但是大容量的鋰離子動(dòng)力電池卻依然沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)。電動(dòng)汽車(chē)及大型移動(dòng)電源應(yīng)用領(lǐng)域仍是鉛酸體系電池占據(jù)著主導(dǎo)地位。鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)一直以鈷酸鋰、錳酸鋰正極材料為主導(dǎo)，鈷酸鋰及錳酸鋰材料由于自身安全性差，循環(huán)壽命短、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，都不能真正適用鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)需要。新一代鋰電正極材料磷酸鐵鋰逐步粉墨登場(chǎng)后，真正為大容量鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展和更新展現(xiàn)了

22、廣闊空間，開(kāi)辟了新天地。鋰電池取代鉛酸、鎳氫等電池體系的局面將成為電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 磷酸鐵鋰正極材料的優(yōu)劣，大致可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估： （1）正極材料應(yīng)有較高的電極電位，使電池有較高的輸出電壓； （2）鋰離子能夠在正極材料中大量的可逆地嵌入和脫嵌，以使電池有高的容量； （3）在鋰離子嵌入/脫嵌過(guò)程中，正極材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能不發(fā)生變化或小發(fā)生變化，以保證電池良好的 循環(huán)性能； （4）正極的氧化還原電位在鋰離子的嵌入/脫嵌過(guò)程中變化應(yīng)盡可能小，使電池的電壓不會(huì)發(fā)生顯著變化， 以保證電池平穩(wěn)地充電和放電； （5）正極材料在鋰離子的嵌入/脫嵌過(guò)程中材料結(jié)構(gòu)不發(fā)生塌陷，使電池的電壓不會(huì)發(fā)生

23、顯著變化，以保 證電池安全性； （6）正極材料應(yīng)有較高的電導(dǎo)率，能使電池大電流地充電和放電； （7）正極不與電解質(zhì)等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； （8）鋰離子在電極材料中應(yīng)有較大的擴(kuò)散系數(shù)，便于電池快速充電和放電； （9）價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。 事實(shí)上，動(dòng)力鋰離子電池最需要關(guān)注的應(yīng)是其安全性能的問(wèn)題。磷酸鐵鋰正極材料在上述的九項(xiàng) 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)中，除了6、8 項(xiàng)指標(biāo)不高外，其它各項(xiàng)指標(biāo)均為正極材料中最好的，尤其是安全性能可靠與循 環(huán)壽命長(zhǎng)更是其它材料所無(wú)與倫比的，這也正是衡量動(dòng)力電池性能最重要的技術(shù)指標(biāo)。而今僅存的問(wèn)題就 是怎樣用磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池，即誰(shuí)先占據(jù)磷酸鐵鋰鋰離子動(dòng)力電池市場(chǎng)，誰(shuí)將有

24、望 成為動(dòng)力電池市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。 產(chǎn)生磷酸鐵鋰批次不穩(wěn)定的主要原因分析 導(dǎo)致磷酸鐵鋰批生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的原因是什么？分析產(chǎn)生的原因歸納起來(lái)主要包括： 1)（1）技術(shù)未吃透。磷酸鐵鋰正極材料的生產(chǎn)技術(shù)確實(shí)有技術(shù)難度，磷酸鐵鋰對(duì)合成工藝條件的敏感性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前產(chǎn)業(yè)化的其他正極材料，即合成的工藝條件要做到嚴(yán)格一致才能確保批次的穩(wěn)定性。磷酸鐵鋰生產(chǎn)商乃至取得成果的科研機(jī)構(gòu)對(duì)合成/生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝過(guò)程的控制未吃透。所以，磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)成果存在“先天不足”現(xiàn)象，有技術(shù)缺陷必然導(dǎo)致一定的后果。 1)2)在兩個(gè)“過(guò)渡”建設(shè)過(guò)程缺乏系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)。從科研成果向中試過(guò)渡和從中試向批生產(chǎn)過(guò)渡過(guò)程期間

25、缺乏工藝技術(shù)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的理念，單純或簡(jiǎn)單的過(guò)渡是造成生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的重要原因。如何解決好兩個(gè)“過(guò)渡”中工藝技術(shù)的控制是提升磷酸鐵鋰產(chǎn)品批次穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。 3)生產(chǎn)技術(shù)成果的“源頭”與生產(chǎn)商轉(zhuǎn)化過(guò)程的銜接出現(xiàn)問(wèn)題。國(guó)內(nèi)大部分磷酸鐵鋰生產(chǎn)商的技術(shù)成果來(lái)源于外部，而外部取得的磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)成果存在：第一、前面提到的“技術(shù)未吃透”的缺陷；第二、即便技術(shù)吃透了，但并未經(jīng)過(guò)小批量的中試驗(yàn)證；第三、在前兩種情況下其批生產(chǎn)的設(shè)備、工藝、材料等等狀態(tài)在批生產(chǎn)中都會(huì)發(fā)生重大變化。試想，這樣的科研成果一下過(guò)量到企業(yè)進(jìn)行批生產(chǎn)，出現(xiàn)上述闡述的質(zhì)量問(wèn)題也是很正常的。 如何提高磷酸鐵鋰批次的穩(wěn)定

26、性 1） 制定和完善企業(yè)的磷酸鐵鋰批生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)。批生產(chǎn)階段與科研階段最大的差別就是建立規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)和管理體系，規(guī)范和確定批生產(chǎn)的管理要求。其中包括： a.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)應(yīng)制定磷酸鐵鋰產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工序產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定批生產(chǎn)追求的過(guò)程目標(biāo)和成品目標(biāo)； b.作業(yè)操作標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的固有質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來(lái)的、更是制造出來(lái)的。因此，作業(yè)者或操作者如何作業(yè)或如何操作對(duì)于控制產(chǎn)品質(zhì)量尤為重要，始于原料投入過(guò)程終止于產(chǎn)品入庫(kù)過(guò)程（更廣泛講應(yīng)終止于產(chǎn)品交付過(guò)程）的整個(gè)流程中對(duì)涉及到產(chǎn)品質(zhì)量形成過(guò)程操作者行為、人對(duì)設(shè)備和儀器的操作等應(yīng)建立作業(yè)操作標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程； c.采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，重新確認(rèn)和編制磷酸鐵鋰批生產(chǎn)所需的原材

27、料采購(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范原材料采購(gòu)過(guò)程； d.檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，編制原材料進(jìn)貨檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、工序半成品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、成品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括：抽樣方法、檢驗(yàn)步驟、檢驗(yàn)頻次、判定準(zhǔn)則、結(jié)論、記錄等。 2）用試驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)重新對(duì)批產(chǎn)工藝技術(shù)控制參數(shù)。由科研成果階段確定的溫度控制參數(shù)、壓力控制參數(shù)、反應(yīng)時(shí)間控制參數(shù)、研磨速度或攪拌速度或粉碎速度等控制參數(shù)、惰性氣體保護(hù)控制參數(shù)等眾多技術(shù)參數(shù)在擴(kuò)大到批生產(chǎn)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)在大生產(chǎn)線上的運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整和確認(rèn)批產(chǎn)工藝技術(shù)控制參數(shù)，從而提高批生產(chǎn)工藝技術(shù)的穩(wěn)定性。 3） 重新確認(rèn)設(shè)備工藝參數(shù)。從小裝置或小設(shè)備擴(kuò)產(chǎn)到批生產(chǎn)的大設(shè)備，設(shè)備不僅僅是容積和產(chǎn)能的簡(jiǎn)單

28、擴(kuò)大、設(shè)備的功率和控制精度等也不是成倍數(shù)的擴(kuò)大，設(shè)備控制狀態(tài)發(fā)生了巨大變化，如小烘箱和小燒結(jié)爐與大烘箱和大燒結(jié)爐比較，其升溫速度、降溫速度、溫度分布區(qū)域等設(shè)備工藝參數(shù)是不同的，顯然兩者的升溫時(shí)間和降溫時(shí)間等也不同，必須通過(guò)兩者試驗(yàn)數(shù)據(jù)的等效比較，重新確認(rèn)設(shè)備的工藝控制參數(shù)；其他設(shè)備也是如此。 4）采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)的方法重新驗(yàn)證和確認(rèn)批產(chǎn)工藝技術(shù)狀態(tài)技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定性和批產(chǎn)工藝統(tǒng)計(jì)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)狀態(tài)穩(wěn)定性。在磷酸鐵鋰批生產(chǎn)工藝技術(shù)穩(wěn)定性分析、改進(jìn)和控制過(guò)程，采用SPC中控制圖等方法，對(duì)關(guān)鍵過(guò)程的關(guān)鍵特性參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，查出工藝不穩(wěn)定的異因、采取有效的糾正措施和預(yù)防措施、加以消除工藝不穩(wěn)定的異因、使其不再出現(xiàn)、做

29、好控制標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到工藝穩(wěn)定的目的。表8給出了技術(shù)狀態(tài)和統(tǒng)計(jì)狀態(tài)的四種狀態(tài)，其中技術(shù)狀態(tài)往往是設(shè)計(jì)者或研究者制定的，而統(tǒng)計(jì)狀態(tài)則是通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法產(chǎn)生的（應(yīng)該是非?？茖W(xué)的）。 磷酸鐵鋰正極材料質(zhì)量一致性成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn) 采用磷酸鐵鋰正極材料制備的磷酸鐵鋰電池與其他正極材料制備的鋰離子電池比較具有三個(gè)突出的特點(diǎn)：一是電池安全性好，電池在過(guò)充電、過(guò)放電、短路、針刺等試驗(yàn)條件下安全；二是電池充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)且容量保持率高，能夠循環(huán)2000次且容量仍能保持90%；三是電池倍率放電能力強(qiáng)，可以幾十倍率放電。因此，磷酸鐵鋰正極材料被公認(rèn)為是動(dòng)力鋰離子電池理想正極材料，也成為世人關(guān)注的“熱點(diǎn)”。 鋰離子電池

30、制造商在使用國(guó)產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料試驗(yàn)和生產(chǎn)電池過(guò)程發(fā)現(xiàn)：國(guó)產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料與國(guó)際先進(jìn)同類(lèi)產(chǎn)品相比仍有較大差距、一部分磷酸鐵鋰供應(yīng)商提供的材料存在不同程度的質(zhì)量問(wèn)題、批次產(chǎn)品之間存在質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。為此，國(guó)產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料質(zhì)量一致性又成為人們關(guān)注的“焦點(diǎn)”。 大容量固態(tài)磷酸鐵鋰電池電芯已批量生產(chǎn) 12月1日消息，由工業(yè)和信息化部指導(dǎo)，中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院主辦，中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化雜志社承辦，賽迪網(wǎng)協(xié)辦的“2010中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化論壇新能源汽車(chē)分論壇”于昨日下午在京隆重召開(kāi)，工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)政策司副司長(zhǎng)盧希、中國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)韓鐳、 中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)副理事長(zhǎng)季恒寬、清華大學(xué)汽

31、車(chē)工程系副教授、汽車(chē)電子研究所副所長(zhǎng)李建秋和飛思卡爾半導(dǎo)體汽車(chē)電子工程經(jīng)理康曉敦參加了此次論壇。 在對(duì)話環(huán)節(jié)，季恒寬總結(jié)了發(fā)展電動(dòng)車(chē)存在的三個(gè)問(wèn)題，第一是安全問(wèn)題，第二個(gè)問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，第三是標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量和可靠性問(wèn)題。季恒寬表示，電動(dòng)車(chē)的關(guān)鍵在于電池，電動(dòng)車(chē)電池的安全至關(guān)重要；目前電動(dòng)汽車(chē)電池價(jià)格過(guò)高，電池在壽命和維修等均存在問(wèn)題；由于電池標(biāo)準(zhǔn)不一，可靠性差，使得普通人承擔(dān)不起電池的維修和更換費(fèi)用，使得電動(dòng)汽車(chē)使用者不得不放棄使用。 另外，季恒寬表示，中國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)能走在世界前列。當(dāng)前，我國(guó)大容量（單位500安時(shí)）固態(tài)聚合物磷酸鐵鋰電池電芯已經(jīng)經(jīng)過(guò)了工信部的監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)；我國(guó)具有世界領(lǐng)

32、先的最大鋰電芯單片制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化能力。但是我們有好的技術(shù)和產(chǎn)品卻得不到很好的推廣，這個(gè)問(wèn)題值得我們深思，季恒寬認(rèn)為國(guó)家和媒體都應(yīng)該站出來(lái)支持這樣有自主創(chuàng)新的先進(jìn)產(chǎn)品的推廣。 最后，季恒寬提到，電池和管理要能夠解決市場(chǎng)問(wèn)題和運(yùn)營(yíng)管理的新思路、方法，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要有創(chuàng)新。要把充電站、換電站的標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一，避免重復(fù)建設(shè)。 補(bǔ)貼12萬(wàn) 新能源電動(dòng)汽車(chē)汽車(chē)進(jìn)入杭州市民視線 5月17日，財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合出臺(tái)關(guān)于開(kāi)展私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼試點(diǎn)的通知，確定在深圳、上海、長(zhǎng)春、杭州、合肥五市啟動(dòng)私人購(gòu)買(mǎi)新能源電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)貼試點(diǎn)。8月17日，杭州試點(diǎn)方案通過(guò)四

33、部委專(zhuān)家論證，在上報(bào)審批后，預(yù)計(jì)將于9月全面啟動(dòng)。 繼深圳之后，又一個(gè)政府補(bǔ)貼私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)試點(diǎn)城市出臺(tái)“試點(diǎn)路線圖”。昨天，“杭州市私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼試點(diǎn)實(shí)施方案”公布。根據(jù)該方案，在國(guó)家為插電式混合動(dòng)力車(chē)每輛最高補(bǔ)貼5萬(wàn)元、純電動(dòng)汽車(chē)每輛最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元的基礎(chǔ)上，杭州將分別最高追加3萬(wàn)元、6萬(wàn)元補(bǔ)貼，并給予電費(fèi)補(bǔ)助?！昂贾菽Ｊ健?優(yōu)惠多杭州市經(jīng)濟(jì)委員會(huì)副主任郝志毅介紹，根據(jù)方案，該市將構(gòu)建“電池租賃、整車(chē)租賃和整車(chē)銷(xiāo)售相結(jié)合”的推廣模式，滿足私人用戶不同需求。對(duì)購(gòu)買(mǎi)整車(chē)的消費(fèi)者，車(chē)輛為插電式混合動(dòng)力的，電池容量超過(guò)10千瓦時(shí)的部分，給予2000元/千瓦時(shí)補(bǔ)貼，最高3萬(wàn)元;為純電動(dòng)汽車(chē)的，電池容量超過(guò)20千瓦時(shí)的部分，給予3000元/千瓦時(shí)補(bǔ)貼，最高6萬(wàn)元。對(duì)整車(chē)提供3年或6萬(wàn)公里免費(fèi)充電。對(duì)采用電池租賃模式購(gòu)買(mǎi)純電動(dòng)汽車(chē)的，根據(jù)電池租賃合同，補(bǔ)貼電池租賃費(fèi)，讓消費(fèi)者免費(fèi)使用電池3年或6萬(wàn)公里。對(duì)整車(chē)租賃模式的，給予整車(chē)租賃費(fèi)用50%的補(bǔ)貼，最高每輛車(chē)補(bǔ)貼1000元/月。租賃車(chē)輛享受3年或6萬(wàn)公里免費(fèi)充電或使用電池。據(jù)透露，與中央財(cái)政對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)給予補(bǔ)助不同，杭州的補(bǔ)貼將直接發(fā)至用戶。同時(shí)，對(duì)單位組織職工一次性購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)在10輛以上的，每輛車(chē)補(bǔ)貼3000元;對(duì)個(gè)人燃油車(chē)換購(gòu)新能源汽車(chē)的，每輛車(chē)補(bǔ)貼3000元。杭州還規(guī)定將為