【正文】 ? 正極：由含鋰的過渡金屬氧化物組成，常用的 材料有鈷酸鋰、 錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰。 ? 負極：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中間相碳微粒 ? 電解液：一種有機電解液，大部分是由六氟磷酸鋰（ LiFL6）加上有機溶劑配成。（六氟磷酸鋰由五氯化磷和溶解在無水氟化氫中的氟化鋰反應(yīng)結(jié)晶而成） 2022/8/24 ? 隔膜：一種特殊的復(fù)合膜，它的功能是隔離正負極，阻止電子穿過，同時能夠允許鋰離子通過，從而完成在電化學(xué)充放電過程中鋰離子在正負極之間的快速傳輸。目前主要是聚乙烯（ PE）或者聚丙烯（ PP）微孔膜。 ： 當(dāng)外部電源給電池充電 ,此時正極上的電子 e從通過外部電路跑到負極上 ,鋰離子 Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。當(dāng)電池放電時，機理與充電是剛好是相反的，以 LiFePO4為例，其化學(xué)反應(yīng)方程式為： 2022/8/24 ： 聚合物鋰電池和鋰離子電池主要區(qū)別在電解質(zhì)，鋰離子電池的電解質(zhì)是液態(tài)的，聚合物電池的電解質(zhì)是膠體型、或者固態(tài)聚合物。聚合物鋰電池的反應(yīng)原理和鋰離子電池一樣，一般以軟包的形式，形狀可塑性強；鋰離子電池一般做成圓柱形或者方形。從安全角度來講，聚合物鋰電池比鋰離子電池更安全。 2022/8/24 （ cc－ cv模式） 恒壓模式一般被稱為涓流充電，其電流一般很小（降到 ） ，一般用整個充電時間的 1/3充滿容量的 1/10。 2022/8/24 ： 在上游原材料中，正極材料是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料， 直接決定了電池的安全性能和電池能否大型化，同時也是鋰電池成本占比最高的材料，約占鋰電池電芯材料成本的 1/3左右。 2022/8/24 正極材料 —— 磷酸鐵鋰 磷酸鐵鋰 （ LiFePO4，簡稱 LFP，也叫鋰鐵磷）電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，其工作原理和鋰離子電池是一樣的。 ?LiFePO4正確的化學(xué)式為 LiMPO4，（ M 可以是任何金屬，如 Fe， Co， Mn， Ti等）。 ?其物理結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)來看，可以用在鋰離子電 池的正極材料還有 AyMPO4, Li 1xMFePO4, 可以做正極材料。 ?其特色是不含貴重元素，原料價格低且磷，鐵，鋰在地球上 的資源含量豐富，供料不會存在很大問題。 ?除具有鋰電池的共性特點外，還有一些特有的優(yōu)點，比如其 工作電壓適中（ ），容量大 (170mAh/g)，高放電功率，可 快速充電且循環(huán)壽命長（高達 2022次），在高溫與高熱環(huán)境 下的穩(wěn)定性高。 ` 2022/8/24 磷酸鐵鋰工作原理圖 宏觀圖 微觀結(jié)構(gòu)圖 LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子 Li+通過 聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中 的鋰離子 Li+通過隔膜向正極遷移。 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點分析（一） : ?優(yōu)點 1. LiFePO4電池的標稱電壓是 V（穩(wěn)定的放電平臺）、終止充電電壓是 、終止放電壓是 。 2. 比容量大，高效率輸出：標準放電為 2～ 5C、連續(xù)高電流放電可達 10C，瞬間脈沖放電（ 10S）可達 20C； 3. 工作溫度范圍寬廣（ 20 ℃ —— ＋ 75 ℃ ），高溫時性能良好：外部溫度 65℃ 時內(nèi)部溫度則高達 95℃ ，電池放電結(jié)束時溫度可達 160℃ ，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好； 4. 即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好； 5. 極好的循環(huán)壽命，經(jīng) 500次循環(huán)，其放電容量仍大于 95%；實驗室制備的磷酸鐵鋰單體電池在進行 IC的循環(huán)測試時，循環(huán)壽命高達 2022次。 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點分析（二） : ?優(yōu)點 6. 過放電到零伏也無損壞，零電壓存放 7天后電池?zé)o泄漏，性能良 好，容量為 100%；存放 30天后，無泄漏、性能良好，容量為 98%；存放 30天后的電池再做 3次充放電循環(huán)，容量又恢復(fù)到 100%。 7. 可快速充電，自放電少，無記憶效應(yīng)：可大電流 2C快速充放 電，在專用充電器下， 40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起 動電流可達 2C, ； 8. 低成本； 9. 對環(huán)境無污染。 2022/8/24 LFP電池放電曲線 以 STL18650為例，在不同放電倍率和不同溫度下放電曲線。 高效率輸出 工作溫度范圍廣 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點分析（三） : ?缺點 1. 導(dǎo)電性差：目前在實際生產(chǎn)過程中通過在前驅(qū)體添加有機碳源和高價金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來改善材料的導(dǎo)電性（ A12煙臺卓能正采用這種方法），研究表明，磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率提高了 7個數(shù)量級，使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導(dǎo)特性。 2. 鋰離子擴散速度慢。目前采取的解決方案主要有納米化LiFePO4晶粒，從而減少鋰離子在晶粒中的擴散距離，再者就是摻雜改善鋰離子的擴散通道，后一種方法看起來效果并不明顯。納米化已經(jīng)有較多的研究，但是難以應(yīng)用到實際的工業(yè)生產(chǎn)中，目前只有 A123宣稱掌握了 LiFePO4的納米化產(chǎn)業(yè)技術(shù) 。 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點分析（四） : ?缺點 3. 振實密度較低。一般只能達到 ，低的振實密度可以說 是磷酸鐵鋰的最大缺點。但這一缺點在動力電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。 4. 磷酸鐵鋰電池低溫性能差。在 0℃ 時的容量保持率約 60～ 70％，10℃ 時為 40～ 55％， 20℃ 時為 20～ 40％。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當(dāng)前一些廠家通過改進電解液體系、改進正極配方、改進材料性能和改善電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升。 2022/8/24 正極材料 —— 磷酸鐵鋰與錳酸鋰的電性能比較 生產(chǎn)鋰離子動力電池必然要對正極材料進行選擇。雖然從理論上講，可以提供選擇的正極材料品種繁多，但是目前真正可以應(yīng)用商業(yè)生產(chǎn)用途的鋰離子正極材料很少，歸納下來只有磷酸鐵鋰、錳酸鋰材料。下面我們對兩種材料進行一下對比： 2022/8/24 ? 通過以上比較，兩種正極材料各自存在的優(yōu)勢和劣勢，但磷酸鐵鋰的原物料來源更廣泛，價格更低廉，最重要的一點是它無環(huán)境污染。并且它存在的一些缺點現(xiàn)在已經(jīng)有廠家通過技術(shù)手段已經(jīng)大部分改進了，并且已經(jīng)能夠很好地商業(yè)化運作了。 2022/8/24 目前國際上在磷酸鐵鋰領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)主要有 3家，分別是 美國的 A123，加拿大的 Phostech以及美國的 Valence，掌握較為 成熟的量產(chǎn)技術(shù)。 2022年 LFP全球供應(yīng)量為 1500噸左右，其中美國 A123供應(yīng) 750噸，國內(nèi)廠商供應(yīng) 500噸左右，其中斯特蘭幾乎占一半的份額。 LFP國際主要廠商及產(chǎn)能 2022/8/24 國內(nèi)前 9位 LFP材料企業(yè) LFP材料國內(nèi)企業(yè)情況表 2022/8/24 國內(nèi)前 9位 LFP材料企業(yè) 2022/8/24 ?美國 A123和 Valence公司報價在 20－ 30萬 /噸，而日本錳酸鋰 產(chǎn)品也在 20－ 30萬 /噸。 ?磷酸鐵鋰目前國內(nèi)廠家的產(chǎn)品報價一般在 15－ 18萬 /噸，產(chǎn)品 的毛利率在 40％ — 70％。 ?全國磷酸鐵鋰廠商產(chǎn)能約 6400噸，但實際量產(chǎn)數(shù)遠低于產(chǎn)能 數(shù)，不足產(chǎn)能的 1/10。 ?國內(nèi)磷酸鐵鋰雖然在價格上有優(yōu)勢，但在純度、粒度、粒度 分布、工藝重復(fù)性與國外同類產(chǎn)品相比仍有差距。 ?斯特蘭 2022年，新建產(chǎn)能達產(chǎn)后