1吨磷酸铁锂蓄电池需要多少吨碳酸锂和磷酸铁合成

今天的“芝麻”,明天的“西瓜”(四)
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锂电产业链——看好正极、电解液、碳酸锂
  磷酸铁锂是公认最安全、产业化后成本最有可能为消费者接受的汽车动力电池。全球各电池厂商都在加大对锂电池的投资,以期迅速解决技术瓶颈,降低成本,在新源车上占领电池制高点。
  锂电池产业链由三部分组成:上游锂矿资源、制作电芯的原材料(包括正级材料、隔膜、电解液、负极材料、粘结剂、导电剂、极耳、铝塑复合膜等等)以及电芯制造和Pack
  锂电池成本构成中,正极材料约占33%,隔膜约占25~30%,电解液约占12%,负级材料约占10%。各材料中,盈利能力最强的是隔膜,毛利率高达70%;其次是正极材料,其中磷酸铁锂毛利率约40~70%,锰酸锂毛利率约25%,钴酸锂毛利率约15%。
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电池厂商关注广州国光
  按照各电池材料的稀缺性及盈利能力,锂电产业链中我们依次看好:正极材料、隔膜、电解液和上游矿产资源碳酸锂。
  电池厂商关注广州国光。国内电池厂商中,产业化做得最好的当属比亚迪、天津力神、深圳比克和被日本TDK
全资收购的东莞新能源(ATL)。上市公司中与锂电池相关的包括中信盟固利、广州国光、咸阳偏转集团下属的咸阳威力克能源、万向钱潮大股东万向集团。我们认为广州国光所研发的聚合物锂电池代表着锂电池的发展方向,我们密切关注广州国光的研发进展。
  国内上市公司中,锂电产业链相关公司如下图:
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看好磷酸铁锂正极材料:中国宝安和杉杉股份
  正极材料中最适合用于动力电池的是磷酸铁锂。因此,从中长期趋势来看,我们不看好钴酸锂、锰酸锂在汽车动力电池中的应用。在国外厂商中,美国A123、Valence
一直在坚持磷酸铁锂的研制,而江森SAFT、松下PEVE、韩国KOKAM 和法国GAIA
以镍钴铝(锰)锂三元材料为主,但都在加紧对低成本的磷酸铁锂电池的研制。
  磷酸铁锂全球供应商包括美国A123、Valence,加拿大Phostech,台湾长园能源、立凯电能、尚志精密和宏濑科技。2008
年全球供应量1500 吨左右,其中最大供应商美国A123 供应750 吨,国内厂商供应量500
吨左右,其中斯特兰几乎占一半份额。从公开资料统计来看,全国磷酸铁锂厂商产能约6400
吨,但实际量产数远低于产能数,不足产能的1/10。国内领先厂商包括天津斯特兰、北大先行、湖南杉杉、深圳贝特瑞以及天骄科技。
  供需缺口巨大,2015 年市场容量超百亿元。仅从国内需求来看,我国08 年生产轿车504
万辆,客车140 万辆,我们预计2015 年以前轿车和客车的产量增速每年约10%和15%,
年产量增速每年约8%和10%。假设PHEV 轿车、EV 轿车和EV 客车单车消耗磷酸铁锂分别为50 公斤、90 公斤和800
公斤,以此为基数测算,到2015 年国内电动车行业对磷酸铁锂需求约6.2 万吨,到2020 年需求约23 万吨。如果按15
万元/吨来计算,2015 年仅电动车带来的磷酸铁锂的市场容量约为93亿元,2020 年约345 亿元。需求相对目前的产能是10
倍的增长,未来10 年正极材料厂商都将受益行业的高度景气。
  大规模应用取决于成本的进一步降低。目前国内磷酸铁锂价格维持在15-20
万元/吨,国外进口价格约35
万元/吨。由于在材料配方及粉体制备工艺等技术局限,国内磷酸铁锂的纯度、粒度、粒度分布、工艺重复性与国外同类产品相比仍有差距。我们在前述技术篇中已提到,目前磷酸铁锂产业化过程中成品率低,产品批次间稳定性差。如果磷酸铁锂电池的成品率能够提高到90%,将会使它的成本降低到目前的50%左右,从而能够大规模商业化应用。
  正极材料厂商中我们看好具有磷酸铁锂产能的中国宝安(000009)和杉杉股份(600884)。二者是上市公司中磷酸铁锂材料的最早研发并产业化者,都有潜力凭借先发优势分享磷酸铁锂百亿元的大蛋糕。
  中国宝安:电池业务收入1.89 亿元,占比6.5%,毛利0.69
亿元,占比约6.5%。持股55%的深圳贝特瑞具有1500 吨磷酸铁锂产能和6000
吨碳负极材料(国内产能第一,全球第二),在国内已经拥有40
多项锂电池正负极材料专利,是“深圳市新型储能材料工程研究中心”和“深圳市博士后创新实践基地”。持股75%的天骄科技具有三元材料产能1000
吨,计划09 年中试生产150 吨磷酸铁锂。
  杉杉股份:电池业务收入10.62 亿元,占比40%,净利润3414
万元,利润贡献约31%。是国内电池材料业务最完整,产业链分布最广的上市公司,持股75%的湖南杉杉磷酸铁锂产能500
吨,持股98.04%的上海杉杉碳负极材料产能1200 吨,全资子公司东莞杉杉电解液产能3500
吨。公司正在着手研制磷酸铁锂电池,从而实现产业链的一体化。
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看好锂电池电解液及六氟磷酸锂:江苏国泰
  由于锂离子电池负极的电位与锂接近,比较活泼,在水溶液体系中不稳定,需要使用非水、非质子性有机溶剂,和锂盐(有机溶剂导电性差,加入锂盐以提高离子导电率)组成有机液体电解质,在电池中正负极之间传导电子,其功能是防止过充电、阻燃性电解液、改善SEI
膜、减少酸含量、增加电导率和改善低温性能。电解液对电池的放电倍率影响很大,适当的添加剂将大大提高电池的倍率放电容量和电压(最高能提高60~90%),
  电解液的研究尚未定型,仍在不断完善之中。传统的电解液使用碳酸酯作为溶剂,因为闪点较低,在较低的温度下即会闪燃,安全性较差。而氟代溶剂(包括氟代酯和氟代醚)具有较高的闪点甚至无闪点,有利于抑制电解液的燃烧,是解决电解液易燃问题最有希望的途径之一。氟代剂对电池性能损害较小,抑制电解液燃烧的效果明显,但是氟化物的使用将会大大增加锂离子电池的生产成本,产业化上面临成本压力;相对廉价的烷基磷酸酯虽具有一定的阻燃效果,但是严重恶化电池性能;而含氮化合物对电池性能影响不大,但是阻燃效率不高,而且毒性较大。化学界仍在不断探索成本低廉、安全性好、高温下不易分解、电化学性能稳定的电解液。目前商用锂离子电池以EC2DMC
为溶剂,以LiPF6 为锂盐,具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。
  电解液约占锂电池成本12%,毛利率约40%,是锂电产业链中盈利能力较强的环节之一。目前全国产能约1.8
万吨,供需基本平衡,但新能源车对电解液需求拉动较大。通常一辆PHEV 需要电解液40 公斤,按国内2015 年汽车产量982
万辆,5%使用锂电来计算,约新增1.96 万吨电解液需求,未来3-5 年电解液行业需求较为旺盛。
  目前国内电池生产商电解液配套已基本实现国产化,只有少部分使用进口电解液。国内定位高端的厂商主要有国泰荣华、珠海赛纬电子、天津金牛、东莞杉杉等等,可满足我国锂离子电池生产的需要,并有部分出口。
  核心原材料LiPF6
亟待突破。电解液主要原材料为六氟磷酸锂(LiPF6),占成本50%左右,售价超过30
万元/吨,毛利率约60%。由于生产技术难度非常高,目前被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA、森田化学等几家日本企业垄断。其中,关东电化学工业每年生产LiPF6
达到 950 吨(主要用于宇部),SUTERAKEMIFA 年产800 吨(主要用于ECOPRO),森田化学年产960
吨(主要用于三菱),该公司在江苏扬子江化工园有年产600 吨的生产线,其中300 多吨供给森田。
  国内电解液生产厂家所用LiPF6
基本都从日本企业采购,只有天津金牛拥有80吨产能,全部自用。其他厂商如金光高科、天津化工设计研究院、山东肥城兴泰化工厂也较少产能,国泰亚源和河南多氟多化工已经开始试制LiPF6。
  电解液子行业我们看好江苏国泰(002091),关注冀中能源邢矿集团旗下的子公司天津金牛。
  江苏国泰:08 年电解液收入2.93 亿元,收入占比9.37%,净利润0.48
亿元,净利润率16%,利润贡献占比近30%。持股78.895%国泰华荣化工,现有电解液产能2500 吨,是国内电解液龙头之一,预计
2009 年中扩产到5000 吨;持股71.5%亚源高新,在试做300
吨LiPF6,如试做成功,将打破日本垄断,产业链延伸带来盈利能力进一步提升。
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看好电池隔膜:关注佛塑股份
  锂电池成本中,隔膜约占25~30%,但毛利率却高达70%,是动力锂电池中盈利能力最强、但国内还没有产业化的电池材料,基本依赖进口。2007
年进口隔膜约6080 万平米,进口额约1.8 亿美元,预计保持每年12%进口增速。目前国内10亿只数码电子产品,约需要隔膜5000
万平米到1 亿平米,估算10 万辆EV 电池(按50Ah 粗算)将新增高品质隔膜需求约5000
万平米左右,需求和质量要求远远超过目前国内产能和技术水平。
  隔膜的重要功能是隔离正负极并阻止电子穿过,同时能够允许离子的通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以用安全性能。隔膜越薄,孔隙率越高,电池内阻越小,高倍率放电性能越好,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
  锂离子电池隔膜的要求包括:(1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性;(3)耐电解液腐蚀,电化学稳定性好;(4)对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力;(5)具有足够的力学性能,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小;(6)空间稳定性和平整性好;(7)热稳定性和自动关断保护性能好。
  目前市场化的锂离子电池隔膜主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃隔膜,包括单层PE、单层PP、三层PP/PE/PP
复合膜。现有的聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类。干法双向拉伸工艺是美国、日本非常成熟的技术,美国Celgard和日本Ube
以此来生产单层聚丙烯PE、PP 以及三层PP/PE/PP 复合膜。受国外知识产权制约,国内2004
年才有这方面的专利,目前在杭州已开始进行PP
单层隔膜的生产销售。湿法双向拉伸工艺可使品质更加均匀平衡,代表性公司有日本旭化成、东燃化学及美国Entek
等。国内佛塑金辉高科在2004 年建立了一条湿法双向拉伸PE 隔膜生产线,2005 年底开始有产品在市场上销售。
  小型锂电池主要使用聚烯烃隔膜,技术及市场都已经十分成熟。最大的供应商为Asahi(旭化成工业)、美国Celgard
及Tonen(东燃化学)。旭化成5 成以上的隔膜主要供应给Sanyo;而Celgard 则是MBI
和比亚迪的主要供应商;东燃化学是全球隔膜第三大供应商,供应给Sony、SDI、LGC。
  由于当温度超过PP
熔点会发生隔膜熔化,电动车用隔膜的方向是耐高温、多层隔膜(如厚度40μm)、复合化。Celgard
研发的PP/PE 双层膜和PP/PE/PP 三层隔膜,在电池内部温度(130&#8451;左右)较高时PE
熔化,而熔点较高的PP(150&#8451;左右)形成隔膜闭孔,使电池内部断路,大大提高了电池的安全性能。日本东燃推出的电动车用的锂电池隔膜,最大特点是190&#8451;时不融化。德国国德固赛(Degussa)公司的无机陶瓷隔膜,在PET
纤维无纺布上涂敷复合A13O2
等无机物,在电池充放电过程中,即使有机底膜发生熔化,无机涂层仍然能够保持隔膜的完整性,从而防止大面积正/负极短路现象的出现,可在200&#8451;下不发生收缩和熔融现象,提高了动力电池的安全性。这种有机膜涂敷无机物以增强安全性的复合膜,有可能是动力电池隔膜的方向之一。
  我国高品质隔膜尚待突破。目前国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可提供小型锂电池用隔膜,价格只有进口隔膜的1/3~1/2,采货周期也相对短些,但国产隔膜的厚度、强度、孔吸率不能得到整体兼顾,且量产批次均匀性、稳定性较差。
  从中长期趋势看,电池隔膜行业我们关注佛塑股份(000973)。
  关注佛塑股份:公司与比亚迪的合资公司佛山金辉高科,生产常规锂电池用离子渗析微孔薄膜,是国内隔膜技术最为领先的厂商,公司持股55%,08
年薄膜业务贡献净利润3435 万元,单项业务ROE 达59%。目前来看,所产隔膜用于动力电池较少,但金辉高科是国家863
新能源汽车项目的承担单位之一,主要任务是到2010年,把手机电池隔膜升级为汽车电池隔膜。我们将密切关注金辉高科在动力电池隔膜上的进展情况。
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看好上游资源碳酸锂:西藏矿业
  锂离子电池的上游是碳酸锂,在全球电动汽车以锂电池为主要应用方向的带动下,上游碳酸锂需求也将快速增长,从长远来看,碳酸锂行业也将分享新能源汽车的盛宴。
  资源垄断加技术垄断,铸就寡头垄断格局。进入碳酸锂行业必须具备两大要素:第一,碳酸锂主要原料是盐湖卤水(矿石法由于成本高在全球产能很小),进入企业必须拥有锂资源丰富的盐湖资源,资源壁垒较高;第二,全球盐湖以高镁低锂型为主,提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大,这些技术掌握在少数国外公司手中,技术壁垒也较高。双要素垄断造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。
  全球2008 年碳酸锂产能约12~15 万吨,产量约9.2 万吨,比2007
年增长2%。目前全球产能集中在SQM、Chemetall 和FMC 三大厂商手中,约占全球总产量的77%。
  根据2009 年1 月出版的《USGS 矿产品概要》,2008 年全球盐湖已探明的金属锂储量基础为1100
万吨(折碳酸锂约5800 万吨),可采储量接近660 万吨(折碳酸锂约3500
万吨)。主要集中在智利、中国、巴西、加拿大和澳大利亚等国家,中国储量相对丰富,仅次于智利、阿根廷。
  全球已探明的矿石锂储量基础约为760 万吨(折碳酸锂约4000 万吨),可采储量为84 万吨(折碳酸锂约450
万吨)。盐湖锂和矿石锂储量加起来,全球锂可采储量约744 万吨(折碳酸锂约3950 万吨),锂储量基础约1860
万吨(折碳酸锂约9800 万吨)。
  按碳酸锂纯度不同,下游用途可大致分为:工业级98~99%,医药级98.5%,电池级99.5%,高纯级99.99~99.999%。国外三大巨头都可以做电池级碳酸锂,而国内厂商生产碳酸锂主要集中在工业级别,电池级产能约占总产能的1/3。
  国内因提纯技术不足,产能尚未放量。国内现有碳酸锂产能约3.1 万吨,远期规划约11.6
万吨。国内拥有大型盐湖、具有卤水制锂条件的仅有青海国安、西藏矿业和青海锂业,但由于提纯工艺还存在一定差距,实际产能远未达到规划产能,且以工业极碳酸锂为主。电池级碳酸锂则由天齐锂业、尼科国润、集祥锂业供应,其中天齐锂业技术最成熟,是行业标准制定者,约占国内60%市场份额,并且有部分出口。
  碳酸锂的需求分析,我们主要集中在新能源车大规模应用带来的新增需求情况。由于碳酸锂是全球寡头垄断市场,我们必须分析全球的供需情况,才能对全球定价的碳酸锂价格走势做出判断。我们发现在新能源车的需求拉动下,碳酸锂供需结构将从产能过剩逐渐转向供给缺口。
  目前全球碳酸锂年需求约10
万吨左右。下游应用领域包括电池、陶瓷和玻璃、润滑剂、医药和聚合物、空调、铝冶炼等等,其中电池占比逐年提高,已由2002年的20%提高到2008
年的27%左右。
  全球07 年车辆产量约7315 万辆,其中乘用车加轻型商务车07 年产量约6970万辆,预计08 年产量约7219
万辆,我们以此为基数,假设乘用车、客车和轻型商用车在2015 年以前每年分别保持4%、7%和2%的产量增速,从
年每年分别保持2%、3%和2%的产量增速。
  磷酸铁锂中锂含量约为4.4%,碳酸锂中锂含量约为18.9%,考虑到生产损耗后,生产1 吨磷酸铁锂约需碳酸锂0.3
吨。我们假设乘用车的80%为轿车,PHEV 轿车单车消耗磷酸铁锂为50 公斤、15 公斤碳酸锂,EV 轿车单耗分别为90 公斤和27
公斤,EV 客车单耗分别为800 公斤和240 公斤,到2015 年PHEV 轿车、EV
轿车分别占全部轿车产量的3%和2%,到2020 年分别占全部轿车产量的5%和6%;PHEV 客车占全部客车占比为1%和2%。
  按以上假设测算,到2015 年,全球电动车新增碳酸锂需求约6 万吨;到2025年,新增碳酸锂需求约16
  我们假设碳酸锂除锂电池以外的需求保持年均2%增长,则到2015 年,非电池用碳酸锂需求约9.5 万吨,到2020
年需求约10.5 万吨。到2015 年,全球碳酸锂需求约15 万吨,到2020 年,全球碳酸锂需求约26
  新能源车大规模应用后,会不会造成锂资源的严重短缺?我们会不会刚从旧枷锁逃出来,又套上了新枷锁?目前全球探明的碳酸锂可采储量约3950
万吨,如果按照全球每年碳酸锂需求30 万吨来计算,可供我们使用132 年;若按全球碳酸锂储量基础9800 万吨计算,可供我们使用326
年。实际上,燃料电池取得突破后将会部分取代锂电池的需求,并且海水中富含锂,每升海水约含锂0.713
毫克,海洋中锂的储量估计有2,400 亿吨。我们认为锂资源约束至少在100
年之后,届时资源约束将会催生锂回收再生技术及海水提锂技术取得突破。
  从国内需求来看,我国08 年生产轿车504 万辆,客车140
万辆,我们预计2015年以前轿车和客车的产量增速每年约10%和15%,
年产量增速每年约8%和10%。以此为基数测算,到2015 年国内电动车行业对碳酸锂新增需求约1.9 万吨,到2020
年新增需求约6.9 万吨。
  新能源车推动碳酸锂需求增长,产能过剩局面将在2015 年后逐渐转向供给缺口。2008
年全球碳酸锂产能约12~15 万吨,年产量约9.2 万吨,年需求约10 万吨。根据我们的测算,到2015 年,全球碳酸锂需求约为15
万吨,到2020 年碳酸锂需求约为26 万吨,需求随着电动车辆的普及在未来几年大幅增长,产能过剩的局面将在2015
年以后逐步转向供给不足。从长期来看,锂电池产业链的最上游碳酸锂细分行业,将因资源增值而带来投资机会。
  碳酸锂子行业从长期趋势看,我们看好西藏矿业(000762)。
  西藏矿业:拥有锂储量全国第一、世界第三大的、低镁富锂的扎布耶盐湖20
年开采权。扎布耶盐湖是世界上唯一以天然形式存在的碳酸锂盐湖,除湖岸以及湖底自然沉积的碳酸锂外,碳酸锂含量保守估计高达200
万吨。扎布耶盐湖含镁量也远低于其它盐湖,镁锂比仅为0.02,是全球唯一一个不需要综合开发而直接单独提锂,并以纯物理过程获得碳酸锂精矿的盐湖。公司现有碳酸锂产能2000
吨,一期规划建设5000 吨年产能,远期规划投资10 亿建成3
万吨产能。公司核心竞争力在于低镁富锂的锂湖资源带来的成本优势。公司一旦晒锂、提纯技术取得突破,是最可能提供低成本电池级的碳酸锂厂商。
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以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。纳米棒状磷酸铁锂的合成及电化学性能
橄榄石型的磷酸铁锂具有毒性低、安全性高和成本低的优点,是很有前景的下一代锂电池材料[1]。但是磷酸铁锂正极材料存在电导率低、离子扩散系数低、堆积密度小等不足之处,在很大程度上限制了它的应用。目前研究者们主要通过控制颗粒的尺寸和形貌[2-3]、添加导电剂[4-6]、掺杂金属离子[7]的办法来对LiFePO4进行改性。其中,通过制备形状规则、尺寸较小(亚微米或纳米级)的LiFePO4颗粒能有效缩短离子和电子在其内部的迁移距离,从而改善充放电过程中的动力学特征[2]和提高材料内部的Li+及电子的扩散和传输速率[8]。棒状结构LiFePO4在宽和高的二维方向上尺寸较小,能够缩短Li+离子的固相扩散路程,降低Li+离子扩散极化,同时棒状结构还能有效缓解Li+离子嵌脱过程中体积变化所引起的应力,使材料具有良好的充放电稳定性[9]。本文以水和丙三醇为混合溶剂水热合成了纳米棒状LiFePO4,并对其充放电性能进行了测试。1实验1.1试剂与仪器F...&
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随着能源和环境问题的日益突出,清洁能源的使用正受到广泛关注,这对二次电源提出了更高的要求。锂离子电池作为目前具有高比能量的新型绿色二次电源体系,一直是研究者关注的重点,但锂离子电池的安全问题制约了其在动力电池领域的发展。作为锂离子电池的正极材料,磷酸铁锂可极大改善这一电池体系的安全性能。而且,该材料具有循环寿命长、资源丰富、环境友好等特点,是动力型锂离子电池正极材料的理想选择。然而较低的电子电导率和锂离子扩散系数影响了磷酸铁锂材料大倍率输出性能。针对磷酸铁锂材料的这些问题开展了较系统的研究,主要结果如下:1.采用水热法合成LiFePO_4材料,控制水热反应的温度,合成的纳米级颗粒结构较多,比表面积为23m~2/g,0.1C放电比容量达到169 mAh/g,0.5C时为161mAh/g,1C放电比容量为138 mAh/g。当升高反应温度时,材料的粒径大幅增加,比表面积降低明显,0.1C放电比容量仅为64mAh/g。降低反应温度时,...&
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锂离子电池由于具有电压高、比能量高、无记忆效应和无环境污染等特点而得到广泛应用[1,2].橄榄石型的磷酸铁锂具有毒性低、安全性高和成本低的优点,是很有前景的下一代锂电池材料[3].但是磷酸铁锂的导电性差,使其应用受到很大的限制[4,5].为了提高磷酸铁锂的导电性,一般需要对其进行元素掺杂或表面碳包覆.元素掺杂方法过程复杂,反应不易控制,而且无法在掺杂过程中控制磷酸铁锂的形貌和尺寸.一般来说,形貌均一或颗粒较小的磷酸铁锂具有更好的电化学性能[6].简单的机械碳包覆不能在磷酸铁锂表面形成均匀的碳涂层,影响其导电性的提高.本文采用原位聚合的方法制备球状的磷酸铁锂.使用廉价的硝酸铁作为铁源,利用葡萄糖在水热条件下的原位聚合,合成了球状水合碱式磷酸铁前驱物.前驱物与碳酸锂焙烧后生成均匀碳包覆的磷酸铁锂微球.均匀的碳包覆改善了磷酸铁锂的导电性,提高了其电化学性能.1实验部分1.1试剂与仪器NH4H2PO4,Fe(NO3)3·9H2O,Li2...&
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三氯化铁蚀刻剂广泛应用于显像管的工业生产中。在显像管工业中,有相当一部分彩色显像管要用到以殷钢(含镍约36%,含铁约64%)生产的荫罩。此类荫罩生产过程中,一般采用高浓度三氯化铁溶液蚀刻工艺。随着蚀刻废液中镍的积累,蚀刻效率降低,产品质量下降。因此,为保证蚀刻产品的质量,必须周期性地将含镍的三氯化铁蚀刻废液排出。这种蚀刻废液若不经处理,不仅会造成环境污染,还会造成极大的资源浪费[1]。具有橄榄石结构的磷酸铁锂理论比容量高达170mAh/g,稳定放电平台相对负极金属锂片为3.4V,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一[2-3]。除此之外,LiFePO4脱锂后得到的FePO4具有与其相似的空间群和晶体结构,即使在400℃的高温下,它们的结构仍能保持不变,这种特性使得LiFePO4在充放电中具有优异的循环稳定性[4]。但是较低的锂离子扩算系数和电子电导率使得纯相磷酸铁锂不能大电流放电,换句话说,直接合成的单相LiFePO4的晶...&
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1997年Goodenough[1]等首次报道具有橄榄石型结构的LiFePO4能可逆地嵌入和脱嵌锂离子,考虑到其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好,认为将成为锂离子电池的理想正极材料;制约其实际应用的主要问题是LiFePO4的电导率很低(室温下约为10-9S/cm)。因其导电性差,不适宜大电流充放电,无法实际应用,所以当时未受到重视。近年来,随着对各种改善其导电性的方法研究的深入,该类材料的导电性已达实用水平而受到人们极大的关注[2]。LiFePO4的发现,标志着“锂离子电池一个新时代的到来”,预示着对该类材料的深入研究及进一步改善将有望圆近百年电动车的梦想,为人类社会的可持续发展创造更好的条件,同时也使橄榄石型结构的LiMPO4成为近年的研究热点[3-5]。LiFe-PO4的理论比容量为170mAh/g,放电电压相对于锂金属来说其理论值为3.5V,但试验值一般在3.4V左右。LiFePO4在充放电过程中是两...&
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橄榄石型的LiFePO4具有低廉无毒、良好的热稳定性及循环稳定性等优点,近年来被认为是最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。本文首先综述了橄榄石型的LiFePO4的研究进展,然后制备了不同形貌的LiFePO4,并对其晶体结构、形貌和电化学性能进行表征。首先,采用二步法(水热—固相法)合成了纳米棒状的磷酸铁锂正极材料。采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)及恒流充放电测试仪对其进行物相结构、表面形貌及电化学性能测试表征。结果表明,利用水热法可以合成纳米棒状的磷酸亚铁(Fe3(PO4)2.xH2O)前躯体,且利用固相法将磷酸亚铁纳米棒转化为纯相的磷酸铁锂(LiFePO4)纳米棒。在1C倍率下,其放电比容量为125mAh/g,当倍率提高到5C时,其放电比容量仍能维持在104m Ah/g,说明此材料具有良好的高倍率性能。其次,采用水热法合成一系列空心的LiFe1-xMnxPO4(x=0,0.2...&
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