磷酸铁锂电池正极材料行业发展与性能有哪些改进办法？

磷酸铁锂电池正极材料行业发展

锂电池的紧要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例,因为正极材料的性能笔直影响着锂电池的性能，其成本也笔直决定电池成本高低。目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。

由于锂电池正极材料加工所需的锂、钴、锰、镍等金属资源丰富，消费类电子产品、新能源汽车等锂电池其下游使用市场迅速扩张，近年来我国锂电池正极材料行业不断发展壮大。国内锂电正极材料行业聚集度较高，已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地。

随着新能源汽车行业的快速发展，我们假设2020年全球新能源汽车产销量为300万辆，均匀单车电池容量40KWH，那么到2020年全球车用动力锂离子电池需求预计为120GWH。那么全球锂电池到2020年需求量约为240GWH，按照每KWH锂电池需2.4kg正极材料来测算，全球正极材料需求在2020年将达到57.6万吨，对应2016年产量，年复合上升率达到17.71%。因此目前来看，整个正极材料行业将来几年内的行业需求增速小于行业扩产速度。

磷酸铁锂和锰酸锂材料在基础研究方面已没有太大技术冲破空间，其能量密度和紧要技术指标已接近使用极限。从技术进步的角度看，三元锂电池材料由于具有高能量密度、较长循环寿命、较高可靠性等优势，逐渐成为动力锂电正极材料的主流。

磷酸铁锂电池正极材料性能改进的办法

由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究紧要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。

①掺杂法

掺杂法紧要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高磷酸铁锂电池材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子紧要有Ti4＋、CO2＋、Zn2＋、Mn2＋、La2＋、V3＋、Mg2＋。

②包覆法

在LiFePO4材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效办法，碳可以起到以下几个方面的用途：①抑制LiFePO4晶粒的长大，增大比表面积;②加强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的用途，戒备Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径；⑤吸附并保持电解液的稳定。

③材料纳米化

相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂电池材料中的扩散是电池放电的最紧要也是决定性的控制步骤。由于LiFePO4的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。

采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性办法对磷酸铁锂电池正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。因此，通过以上办法来全面提高磷酸铁锂的综合性能依然是当前和今后该范畴研究和使用的紧要发展方向之一。

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