【正文】 鋰離子動力電池完全適合電動轎車起動時，需要短時間(幾秒)的大電流放電，和加速爬坡時的快速放電，以及長的續(xù)駛能力。現(xiàn)在小型電動剪草機(jī)、釆棉機(jī)，以及攜帶式備用通迅電源(軍用，民用)，礦燈等許多方面都在使用。廠商們充分利用這種電池體積小質(zhì)量好的特點(diǎn)。 鋰離子動力電池現(xiàn)在已具備廣泛進(jìn)入市場的能力，最小的鋰動力電池(不銹鋼殼)為φ42120(mm)，額定容量10Ah。鋰電池并沒有涉及到昂貴的稀有金屬元素，由于他獨(dú)特的橄欖石結(jié)構(gòu)，磷氧鍵鍵能大，鋰氧鍵鍵能較小，鋰電池具有容量高、循環(huán)性能優(yōu)異、使用安全和價格合理等特點(diǎn)，鋰電池的生產(chǎn)成本相對于鈷酸鋰大幅度降低。 ? 鋰離子電池是國際上于90年代初興起的最新一代二次電池產(chǎn)品,目前尚無可預(yù)見的替代產(chǎn)品。專家預(yù)言,21世紀(jì),中國不僅會成為鋰離子電池第一需求大國,而且會成為鋰離子電池的第一生產(chǎn)、出口大國。中國目前有大大小小的鋰離子電池生產(chǎn)廠50多家,其中,比亞迪公司已日產(chǎn)30萬只以上,邦凱公司日產(chǎn)已突破10萬只,華粵寶、貴州航天、銀思奇等公司日產(chǎn)量已達(dá)到4一8萬只,其他廠家都紛紛在擴(kuò)大規(guī)模。 四、市場需求情況 國內(nèi)市場需求規(guī)模和產(chǎn)品的發(fā)展前景、在國內(nèi)市場的競爭優(yōu)勢和市場占有率 ? 中國鋰離子電池的生產(chǎn)總量己位居世界第二,。本項目 通過金屬離子摻雜和現(xiàn)場引進(jìn)納米結(jié)構(gòu)碳既提高了鋰電池的導(dǎo)電率和鋰離子擴(kuò)散能力，同時又通過特殊的工藝保證了鋰電池晶體結(jié)構(gòu)的完整，在結(jié)構(gòu)和工藝上給鋰電池的物化性能提供了保證。尤其是在動力型應(yīng)用時，這一性能顯得尤為重要。因此，控制鋰電池材料的循環(huán)性能一般從控制合成工藝（溫度制度）著手，保證其具有完好的晶體結(jié)構(gòu)。如此往復(fù)運(yùn)動。 核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)情況 鋰電池材料作為鋰離子電池的正極材料，要求承受反復(fù)的電流充放。 比表面積：　10m2/g。 粒度分布：正態(tài)分布 D50=6μm，110μm占90%以上。 技術(shù)質(zhì)量指標(biāo) 外觀：藍(lán)黑色粉末，無結(jié)塊。測試結(jié)果表明，產(chǎn)品具有較高的比容量和較優(yōu)良的循環(huán)性能，性能指標(biāo)已超過了國外同類產(chǎn)品水平，同時我們生產(chǎn)產(chǎn)品的價格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的二分之一，可作為鋰了子動力電池的首選材料。 該產(chǎn)品的各項技術(shù)性能指標(biāo)完全符合國際先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，部分性能指標(biāo)還優(yōu)于國際先進(jìn)水平，而成本又明顯低于進(jìn)口產(chǎn)品，完全可以替代進(jìn)口。 預(yù)計23年內(nèi)，鋰電池材料的市場需求量將達(dá)5萬余噸以上。 項目承擔(dān)單位擁有一批以杰出科學(xué)家和科技工作者，在材料研發(fā)方面處于國際先進(jìn)水平，能為該項目產(chǎn)業(yè)化的順利實施提供堅強(qiáng)的技術(shù)支撐。目前生產(chǎn)鋰電池主要采用金屬元素?fù)诫s或者表面包敷碳來提高鋰電池的電導(dǎo)率，本項目在前者方案的基礎(chǔ)上，首次采用金屬元素?fù)诫s和表面包裹碳的方案，結(jié)合兩種方案的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到既提高鋰電池的電導(dǎo)率，又保證鋰電池的振實密度的目的。不同之處主要在前處理工序。在摻雜金屬元素的基礎(chǔ)上，合成用修飾的鋰離子電池正極材料鋰電池（Li1xMxFeyPO4（O≤X≤，0≤Y≤）），其具有較標(biāo)準(zhǔn)的橄欖石結(jié)構(gòu)。 B 采用現(xiàn)場合成鋰電池/納米結(jié)構(gòu)碳復(fù)合材料的工藝，直接在合成鋰電池的同時生成納米結(jié)構(gòu)碳，使鋰電池粒子均勻分布在納米結(jié)構(gòu)碳的網(wǎng)絡(luò)中，得到鋰電池和納米結(jié)構(gòu)碳均勻連續(xù)相；該工藝防止了二價鐵進(jìn)一步氧化，獲得了沒有雜質(zhì)的鋰電池，同時抑制了鋰電池晶粒的長大，獲得了晶粒細(xì)小的亞微米粉體，為提高鋰電池的電子電導(dǎo)率提供了保障；和傳統(tǒng)的包敷碳工藝相比，現(xiàn)場生成的納米 結(jié)構(gòu)碳形成了相互連接的電子傳導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)，同時，納米結(jié)構(gòu)碳具有更多的表面自由電子，具有更高的電子導(dǎo)電率。 、先進(jìn)性 A 本產(chǎn)品系在對原料進(jìn)行預(yù)處理后，采用機(jī)械液相活化法對草酸亞鐵、碳酸鋰、少量摻雜元素等原材料進(jìn)行機(jī)械活化處理并對先驅(qū)體進(jìn)行造粒。因此也不會造成粉塵對環(huán)境的影響。因此，盡管燒成爐內(nèi)的氣體是與大氣相通的，但其對環(huán)境基本無影響。 采用特種機(jī)械化學(xué)活化法制備出混合均勻的前驅(qū)體，并對前驅(qū)體進(jìn)行造粒，有利于高溫下各組分的擴(kuò)散，高溫合成效果更佳。 該工藝特別考慮了原材料的適應(yīng)性，可以使用的原料來源多樣，尤其是實現(xiàn)了原料的國產(chǎn)化，所有原料均可在國內(nèi)采購，且不是由單一供應(yīng)商提供，保證了原料的供應(yīng)及價格的合理。顆粒粒度的大小和晶體結(jié)晶度都和合成溫度有直接的關(guān)系，溫度高，得到的結(jié)晶度完整的鋰電池晶體，溫度低，可以得到粒度細(xì)小的鋰電池顆粒。由于鋰電池電導(dǎo)率和鋰離子遷移能力的提高，本項目生產(chǎn)的鋰電池具有優(yōu)異的高倍率充放電能力，,放電容量可以達(dá)到165mAh/g,在1C的充放電速率下，其可逆放電能力可以達(dá)到135mAh/g. 3 運(yùn)用特種機(jī)械化學(xué)活化法制備鋰電池的材料，使鋰電池的晶體結(jié)構(gòu)得到有效控制. 鋰電池顆粒粒度大小直接影響了鋰電池電極的電子導(dǎo)電能力,因此控制鋰電池顆粒的大小是控制產(chǎn)品性能的有效手段之一。即使通過在鋰電池表面包敷了導(dǎo)電碳，也只能改變鋰電池顆粒之間的電子導(dǎo)電，并不能真正提高鋰電池的本征電導(dǎo)率，因此，本項目通過在鋰電池的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)引入其它金屬元素改變晶體的能級結(jié)構(gòu)，調(diào)整帶寬，降低電子躍遷能壘，提高電子導(dǎo)電率和鋰離子遷移能力。 2 開發(fā)了特殊組成的多組分摻雜鋰電池，提高了鋰電池材料的電導(dǎo)率和鋰離子遷移率，改善電化學(xué)性能 鋰電池理論容量170mAm/g，但是在實際使用中，其放電容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論容量。 該項目的技術(shù)創(chuàng)新性主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1 開發(fā)了獨(dú)特現(xiàn)場生長納米結(jié)構(gòu)碳工藝，成功開發(fā)了鋰電池/納米結(jié)構(gòu)碳復(fù)合材料，提高了鋰電池的高倍率能力, 鋰電池在小倍率充放電速率下放電容量接近其理論容量，高達(dá)170mAh/g，但是在高倍率下放電容量迅速下降，甚至有時候沒有電化學(xué)充放電能力，其主要原因在于鋰電池的本征電導(dǎo)率低，造成了在充放電過程中電子遷移和鋰離子遷移的不同步，有效活性物質(zhì)利用率低，電極極化明顯增加。 3 設(shè)計了生產(chǎn)的精確配方和產(chǎn)業(yè)化配方波動范圍，進(jìn)一步穩(wěn)定了規(guī)模化生產(chǎn)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。 1 采用特種機(jī)械化學(xué)活化法制備出混合均勻的前驅(qū)體，有利于高溫下各組分的擴(kuò)散，高溫合成效果更佳。 （3）采用摻雜方式，合成了多元摻雜改性鋰電池復(fù)合材料。本項目性能指標(biāo)參照國際上某些公司的標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)一些電池廠家的要求制定，鋰電池材料的性能如下： 技術(shù)指標(biāo)：化學(xué)成分（%） Li Fe P O Li/ Fe ～ 物理性能 電容量(mAh/g) 135 充放電次數(shù) 5001000 平均粒徑 3～8μm 振實密度(g/cm3) 比表面積(m2/g) 10 二、 技術(shù)可行性分析 、工藝的合理性和成熟性，關(guān)鍵技術(shù)的先進(jìn)性和效果 本技術(shù)利用鐵鹽、鋰鹽和磷酸鹽為主要原料，同時采取摻其它元素和含碳前驅(qū)體進(jìn)行鋰離子電池正極復(fù)合材料鋰電池的合成，主要技術(shù)特點(diǎn)如下： （1）采用物理方法對原料進(jìn)行預(yù)處理。 、性能 本項目生產(chǎn)的鋰電池材料主要用作鋰離子電池正極材料，目前鋰離子電池主要應(yīng)用于手機(jī)電池，筆記本電腦，攝像機(jī)，高檔電動玩具等便攜式電器，以后電動汽車和電動摩托車將潛在巨大的市場。該工藝的特點(diǎn)是： （1）實現(xiàn)了原材料的國產(chǎn)化,并通過采取原材料預(yù)處理的方法,確保了國產(chǎn)化原材料的均勻性和穩(wěn)定性； （2）確定了最佳配方及最佳工藝流程；采取特種混料技術(shù),實現(xiàn)了原材料的納米級均勻混合,通過這種混合得到的前驅(qū)體有利于后續(xù)固相燒結(jié)工藝中反應(yīng)組分的擴(kuò)散，縮短了反應(yīng)時間，降低了反應(yīng)溫度，得到的產(chǎn)品均勻性和一致性好且制造成本低。以錳酸鋰技術(shù)為核心的產(chǎn)品已經(jīng)在蜀都納米粉體材料有限公司和深圳貝特瑞電池材料有限公司成功產(chǎn)業(yè)化。動力電池、電機(jī)、電控將成為未來發(fā)展的核心。由科技部牽頭的《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》已制訂完畢。我國新能源汽車發(fā)展步伐正在加快。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中,有2個重點(diǎn),分別為發(fā)展插電式混合動力汽車、純電動汽車。新能源、電動汽車等七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)將成為我國在本輪國際金融危機(jī)背景下繼四萬億投資和十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃之后的新一輪刺激經(jīng)濟(jì)的方案。同時,在這些產(chǎn)業(yè)強(qiáng)化科技創(chuàng)新,提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力。2010 年9 月,國務(wù)院通過《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》。本項目產(chǎn)品為動力電池,從產(chǎn)品類別上劃分屬于新型高能閥控蓄電池(簡稱VRLA 電池)和鋰離子電池,這兩類產(chǎn)品是國家科技部認(rèn)定的隸屬高效節(jié)能與新能源領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品(參見《中國高新技術(shù)產(chǎn)品目錄》),是國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄》中的鼓勵類產(chǎn)品,是國家大力扶持的具有較高環(huán)保效益的新產(chǎn)品,也是《國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域》及“十一五”化學(xué)與物理電源行業(yè)重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)品。行業(yè)內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)必將受益于新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。蓄電池作為能量儲存與轉(zhuǎn)換的核心部件,將成為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。 由此可見,新能源及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張,為蓄電池產(chǎn)業(yè)帶來了空前的發(fā)展機(jī)遇。此外,從美國的“下一代電池和電動汽車計7劃”中可見,用于電動汽車的先進(jìn)鉛酸蓄電池也代表著一種重要的發(fā)展方向。擁有高技術(shù)水平的動力電池制造商必將成為汽車廠商爭奪的焦點(diǎn)。此外,“電能利用和電能儲存技術(shù)”也已被列為我國電網(wǎng)前瞻性關(guān)鍵技術(shù)之一。在美國“電網(wǎng)2030”計劃中,大容量儲能技術(shù)列為優(yōu)先級最高的目標(biāo)技術(shù),其技術(shù)包括鉛酸蓄電池、超級電容器、功率變換器、控制器、儲能與電能質(zhì)量相結(jié)合的設(shè)備開發(fā)等。在可再生能源及智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中,要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一正是儲能技術(shù)。 作為能量轉(zhuǎn)換與儲存的關(guān)鍵部件,蓄電池在新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中占據(jù)了越來越重要的地位,并已成為制約整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要因素。這些產(chǎn)業(yè)著眼于未來,能夠成為國家未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品將會有穩(wěn)定而有發(fā)展前景的市場需求,有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)帶動作用。在新能源利用方式方面,日本通過建立太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)群、燃料電池和蓄電池產(chǎn)業(yè)群、風(fēng)力及生物質(zhì)能等“地產(chǎn)地消”的商業(yè)模式,形成與新能源產(chǎn)業(yè)相關(guān)的大的工業(yè)結(jié)構(gòu)。 2009 年2 月15 日,美國總統(tǒng)奧巴馬簽署總額為7870 億美元的《美國復(fù)蘇與再投資法案》,其中新能源為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè),主要包括發(fā)展高效電池、智能電網(wǎng)、碳捕獲和碳儲存、可再生能源等。韓國計劃到2012 年投資60000 億韓元研發(fā)綠色能源新技術(shù)。在歐盟經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計劃中,強(qiáng)化“綠化”的創(chuàng)新和投資,加速向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。 總體來看,這些戰(zhàn)