循環(huán)利用磷化工副產(chǎn)物磷鐵低成本制備能源材料
成果描述:擁有獨立的自主知識產(chǎn)權(quán),采用磷鐵在水溶液中電解制備高純度FePO4,以水中的氧為產(chǎn)物提供氧源,可以實現(xiàn)原位除雜,不受磷鐵的原料來源限制;采用價廉的磷鐵和空氣中的氧為原料,通過與鋰鹽和補充磷源或鐵源在可控氣氛下反應(yīng)制備粒度和碳含量可控的LiFePO4,避開了目前合成方法中的專利技術(shù)壁壘問題,不存在知識產(chǎn)權(quán)糾紛,將廢物循環(huán)利用與能源材料耦合起來,節(jié)能環(huán)保,從源頭上降低了磷酸鐵和磷酸鐵鋰的生產(chǎn)成本。 所采用的原料均為大宗化工產(chǎn)品,磷鐵副產(chǎn)物中的雜質(zhì)可以通過反應(yīng)工藝控制進行無害化處理,在原料的供應(yīng)和價格方面都非常穩(wěn)定;通過工藝控制和反應(yīng)原料的組合,可以將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2等副產(chǎn)物循環(huán)利用,實現(xiàn)零排放的綠色清潔工藝;將添加劑與磷鐵和鋰源及補充的鐵源或磷源充分混合,添加劑在后續(xù)的反應(yīng)中既可以起保護作用,又能形成對磷酸鐵鋰顆粒的原位包覆及控制晶粒生長作用,能夠極大提高正極材料的導(dǎo)電性能;采用的工藝路線容易控制,工藝穩(wěn)定性好,容易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。市場前景分析:本項目產(chǎn)品專門提供給各種電動車(包括自行車、公交車、汽車、混合動力車等)、電動工具、手機、筆記本電腦、藍牙器件、UPS不間斷電源、攝像機、播放器、游戲機、電動玩具、清潔器和極端氣候環(huán)境下的武器裝備等產(chǎn)品所需的鋰離子電池和超級電容器電極材料,特別在電動車領(lǐng)域具有非常大的市場前景。作為電動車電源,磷酸亞鐵鋰動力電池具有熱穩(wěn)定性好、安全性高、壽命長、倍率性能好、耐高溫、綠色環(huán)保等特點,備受關(guān)注。與以往的鋰離子電池正極材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比,磷酸亞鐵鋰的安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的,這些也正是動力電池最重要的技術(shù)指標(biāo),而且循環(huán)穩(wěn)定性好,1C充放循環(huán)壽命達2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒、不爆炸,穿刺不爆炸。在未來幾年內(nèi),磷酸鐵鋰地市場需求量將達5萬噸以上,尤其是在動力型電池應(yīng)用方面對磷酸鐵鋰地需求將大幅增加。與同類成果相比的優(yōu)勢分析:1.FePO4基本參數(shù):純度≥97%,粒度≤1μm,而且根據(jù)需要可以進行調(diào)控 2. LiFePO4基本參數(shù): Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2-6% 3. 物理參數(shù): 松裝密度 ≥0.5 g/cm3 振實密度 ≥1.2 g/cm3, 中位粒徑 ~4 μm 4. 涂片參數(shù): LiFePO4: C : PVDF=90:3:7 極片壓實密度:2.1-2.4 g/cm3 5. 電化學(xué)性能: 克容量>130mAh/g 測試條件:1C, 全電池。 克容量>140mAh/g 測試條件:紐扣0.1C, 電壓4.2-2.5V
四川大學(xué)
2021-04-10