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(dú)立的自主知識(shí)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(shí)現(xiàn)原位除雜,不受磷鐵的原料來(lái)源限制;采用價(jià)廉的磷鐵和空氣中的氧為原料,通過(guò)與鋰鹽和補(bǔ)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(kāi)了目前合成方法中的專(zhuān)利技術(shù)壁壘問(wèn)題,不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛,將廢物循環(huán)利用與能源材料耦合起來(lái),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(guò)反應(yīng)工藝控制進(jìn)行無(wú)害化處理,在原料的供應(yīng)和價(jià)格方面都非常穩(wěn)定;通過(guò)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(shí)現(xiàn)零排放的綠色清潔工藝;將添加劑與磷鐵和鋰源及補(bǔ)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(hù)作用,又能形成對(duì)磷酸鐵鋰顆粒的原位包覆及控制晶粒生長(zhǎng)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(xiàn)容易控制,工藝穩(wěn)定性好,容易實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。市場(chǎng)前景分析:本項(xiàng)目產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)提供給各種電動(dòng)車(chē)(包括自行車(chē)、公交車(chē)、汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)等)、電動(dòng)工具、手機(jī)、筆記本電腦、藍(lán)牙器件、UPS不間斷電源、攝像機(jī)、播放器、游戲機(jī)、電動(dòng)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(jí)電容器電極材料,特別在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域具有非常大的市場(chǎng)前景。作為電動(dòng)車(chē)電源,磷酸亞鐵鋰動(dòng)力電池具有熱穩(wěn)定性好、安全性高、壽命長(zhǎng)、倍率性能好、耐高溫、綠色環(huán)保等特點(diǎn),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(wú)法相比的,這些也正是動(dòng)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(dá)2000次。單節(jié)電池過(guò)充電壓30V不燃燒、不爆炸,穿刺不爆炸。在未來(lái)幾年內(nèi),磷酸鐵鋰地市場(chǎng)需求量將達(dá)5萬(wàn)噸以上,尤其是在動(dòng)力型電池應(yīng)用方面對(duì)磷酸鐵鋰地需求將大幅增加。與同類(lèi)成果相比的優(yōu)勢(shì)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(jìn)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(shí)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(shí)密度:2.1-2.4 g/cm3 5. 電化學(xué)性能: 克容量>130mAh/g 測(cè)試條件:1C, 全電池。 克容量>140mAh/g 測(cè)試條件:紐扣0.1C, 電壓4.2-2.5V
四川大學(xué)
2021-04-10