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段浩智 | 磷酸铁锂正极材料液相法合成及产业化应用研究

9月22日,由中国电子材料行业协会电池材料分会、中国电池工业网主办的“磷酸盐系电池、磷系材料技术与市场大会”在苏州市成功召开。

大会围绕高压实密度磷酸铁锂材料制备工艺技术、磷酸锰铁锂电池材料前沿技术、磷系材料、磷酸铁等前沿技术等议题,来自企业、高校及科研机构的各界代表共聚一堂,共话锂电行业发展的新路径与新机遇。

大会主题演讲环节,中科院山西煤炭化工研究所新能源材料工程创新实验室副组长段浩智博士进行了以《磷酸铁锂正极材料液相法合成及产业化应用研究》为题的演讲。

段浩智 | 磷酸铁锂正极材料液相法合成及产业化应用研究(图1)

演讲过程中,段浩智博士首先对磷酸铁锂行业的背景进行了概括,并分析了当前磷酸铁锂材料的优点、劣势与行业面临的风险。

他认为,磷酸铁锂行业存在的风险主要是两方面。一方面是产能,近年来磷酸铁和磷酸铁锂的出货量继续保持增长趋势,但增速明显下滑,产能过剩加剧;另一方面是能耗,制备磷酸铁锂材料的碳热还原法能耗高,单吨能耗折合电力约5000度,对能源造成了一定压力。

这一背景下,磷酸铁锂材料必然会朝着高性能、低成本的方向发展,特别是在锂源价格不断降低的背景下,降低制造费用的作用逐渐凸显。

随后,段浩智博士分享了固相法和液相法制备纳米磷酸铁锂的方法,并展示了高性能单晶纳米磷酸铁锂、低能耗液相法磷酸铁锂的制备方法。

高性能单晶纳米磷酸铁锂制备方法:

段浩智博士表示,当前单晶纳米磷酸铁锂面临诸多挑战,例如锂离子一维扩散路径会造成离子电导率很低,材料利用率较低;锂铁反位缺陷会封锁锂离子迁移通道,造成大量“死锂”,造成部分材料失活。

而水热法制备高性能单晶纳米磷酸铁锂,主要通过混料、水热反应、高温烧结、粉碎等环节获取成品,具有容易控制晶型和粒径,物相均一,粉体粒径小,过程简单等优点,但需要高温高压设备,成高,工艺比较复杂。

常压液相法制备低能耗纳米磷酸铁锂:

该技术可以省去砂磨机、喷雾干燥等高投入设备,设备投资下降;可以省去高能耗工艺,实现能耗降低30%、合成时间减少15%以上;常压湿法合成纳米磷酸铁锂,适宜大批量生产;原料实现分子级别的混合,产品成分均一,质量稳定。具有投资成本低、综合能耗低、综合成本低的优势。

演讲最后,段浩智博士简单介绍了中科院山西煤化所。

中科院山西煤化所成立于1954年,已有近70年的发展历史,主要从事能源环境、先进材料和绿色化工领域的应用基础和高技术研究与开发。

目前,中科院山西煤化所共获得省部级以上科技奖励20余项,发表论文1831篇,推动20多项技术(神华合成油、太钢碳纤维、河南碳纤维、常州中简碳纤维、腐殖酸、特种石墨)走向产业化,实现产值千亿元。

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