[00357489]XC系列高性能动力与储能电池磷酸铁锂材料的可控制备技术与规模化生产

在低碳环保、能源安全等因素的驱动下，中国成为了全球新能源汽车领域的领导者。 作为新能源汽车与储能电站普遍使用的锂离子正极电极材料，磷酸铁锂具有结构稳定、绿色无污染等优点，但是由于其较低的电子电导率与单一的锂离子扩散通道，电池的低温性能与倍率性能较差，从而降低了储能设备的供电效率。为解决这项国内外普遍面临的难题，项目联合研发团队在国家自然科学基金委等项目的资助下，针对低温、高倍率与高能量密度磷酸铁锂材料进行技术攻坚，实现了关键技术突破并应用于产业化。主要的技术创新点如下： 1)为发展高性能磷酸铁锂正极材料高效、低成本的生产工艺，利用碳源热解产物的还原性与导电性，一步实现磷酸铁锂的合成及其与碳层的原子级复合。该工艺获得的磷酸铁锂材料可在10C(0.1小时进行一次完整的充电或者放电行为)的高倍率下稳定循环，解决了磷酸铁锂离子导电性与电子导电性差的关键技术难题； 2)提出利用“晶体工程”调控磷酸铁锂晶体结构与微观形貌，实现了磷酸铁锂材料的能量密度、功率密度、低温性能的调控，发展了依据市场需求的磷酸铁锂材料定制化生产工艺，极大的提高了磷酸铁锂材料的市场覆盖度，实现了磷酸铁锂产品在动力电池与储能电池两大领域的规模应用； 3)针对传统磷酸铁锂烧结工艺能耗高、效率低、成品率低等产业化瓶颈，提出螺旋震动送料概念，提高了磷酸铁锂材料的一致性；研发新型磷酸铁锂烧结工艺，降低了烧结过程渗氧率与结块率，大幅提高了磷酸铁锂材料的成品合格率。 该项目技术方案与生产工艺极大地提升了磷酸铁锂材料的按需制备，推动了低温、高倍率或高能量密度磷酸铁锂材料的市场化应用，具有十分重要的社会价值及商业价值。获得国家授权专利6件、实用新型25件、发表通讯作者SCI一区二区论文120余篇。项目成员应邀在国内外储能材料领域的学术及应用会议做邀请报告10余次，培养了硕士和博士研究生20余名。 该项目磷酸铁锂材料的电池性能达到了国际领先的水平，满足了乘用车、公交车以及大型储能电站的需求，已经大批量供应给天津力神、江苏海四达、深圳沃泰通等国内外领先的锂离子电池制造公司。三年销售收入约7亿元人民币，利税近1亿元，累计解决重庆市就业1200余人次。项目积极响应了国家推动新能源发展的战略部署，也为重庆市力争到2022年成为全国重要的新能源汽车研发制造基地的战略规划起到了显著的推动作用。