磷酸鐵鋰正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢研究

磷酸鐵鋰正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢研究

推進以數(shù)據(jù)為紐帶的人—車—路—云高效協(xié)同?；谄嚫兄?、交通管控、城市管理等信息，構(gòu)建人—車—路—云多層數(shù)據(jù)融合與計算處理平臺，開展特定場景、區(qū)域及道路的示范應(yīng)用，促進新能源汽車與信息通信融合應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新。深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，建立以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同的技術(shù)創(chuàng)新體系，完善激勵和保護創(chuàng)新的制度環(huán)境，鼓勵多種技術(shù)路線并行發(fā)展，支持各類主體合力攻克關(guān)鍵核心技術(shù)、加大商業(yè)模式創(chuàng)新力度，形成新型產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。磷酸鐵鋰正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢影響磷酸鐵鋰正極材料性能的重要因素主要包括粒度分布、比容量、壓實密度、比表面積、雜質(zhì)含量、水分含量等指標(biāo)。相較于三元材料，磷酸鐵鋰中的鋰離子電導(dǎo)率偏低，影響鋰電池的倍率和低溫性能。因此，磷酸鐵鋰主要通過提升壓實與納米化技術(shù)、表面處理和摻雜等改性工藝改善材料特性。此外，隨著首批動力電池退役期逐步到來，磷酸鐵鋰廢舊電池材料綜合回收技術(shù)的重要性日益凸顯。1、鋰電池正極材料行業(yè)納米化技術(shù)和表面處理技術(shù)磷酸鐵鋰正極材料中的鋰離子電導(dǎo)率相對偏低，影響鋰電池的倍率和低溫性能，即影響鋰電池壽命和充放電效率。針對以上問題，磷酸鐵鋰可通過納米化、表面處理等改性工藝改善材料特性。納米化的原理為縮小磷酸鐵鋰顆粒尺寸至納米級以增大材料的比面積，從而使得電解液與材料能夠充分接觸，增加反應(yīng)活性位點，縮短鋰離子在材料內(nèi)部的傳輸距離，提高倍率性能和可逆容量。納米化方法主要包括顆粒機械球磨、控制顆粒燒結(jié)溫度、添加碳源材料限制磷酸鐵鋰晶粒在燒結(jié)爐中的生長等實現(xiàn)。表面處理的原理為通過在材料表面包覆銀、碳等導(dǎo)電物質(zhì)，增強電子傳導(dǎo)能力，提升電子電導(dǎo)率，進而提升倍率和循環(huán)性能。此外，碳包覆亦可抑制磷酸鐵鋰燒結(jié)過程中的晶粒生長，促進材料納米化。表面處理的具體方法是將包覆材料與其他原材料混合后燒結(jié)或?qū)膊牧虾蜔Y(jié)后的磷酸鐵鋰產(chǎn)物直接混合。2、鋰電池正極材料行業(yè)摻雜提升能量密度錳鐵摻雜可形成多元橄欖石結(jié)構(gòu)，在保持磷酸鐵鋰經(jīng)濟性和安全性的同時，通過提升工作電壓平臺，可將能量密度進一步提升。目前新型磷酸鹽鋰電正極材料主要為磷酸錳鐵鋰，即在磷酸鐵鋰上摻雜一定比例的錳而形成，通過摻雜一方面使得鐵和錳兩種元素的優(yōu)勢特點能夠有效結(jié)合，而另一方面錳和鐵具有相近的離子半徑，摻雜不會影響原有的結(jié)構(gòu)。錳元素的加入可明顯提高磷酸鐵鋰動力電池的理論能量密度，但也會影響導(dǎo)電性能、倍率性能和循環(huán)性能。因此，合理的錳、鐵配比和科學(xué)的材料改性方案是行業(yè)研發(fā)突破的重點方向。3、磷酸鐵鋰電池的回收與再利用技術(shù)回收磷酸鐵鋰電池主要分為兩階段，第一階段為磷酸鐵鋰電池包到磷酸鐵鋰粉末的過程，主要采用機械破碎分離的方法，第二階段為磷酸鐵鋰粉末到碳酸鋰等鋰鹽產(chǎn)品的過程。目前國內(nèi)外企業(yè)回收磷酸鐵鋰粉末到碳酸鋰等鋰鹽產(chǎn)品的技術(shù)路線主要有兩種：一是物理修復(fù)再生，二是冶金法回收，主要有濕法冶金、火法-濕法煉和工藝等。其中再生工藝能夠更簡單、有效地修復(fù)正極材料使其恢復(fù)原有的電化學(xué)性能，但除雜仍是重難點問題。磷酸鐵鋰電池含有鋰、鐵、磷等金屬，回收有利于金屬資源循環(huán)利用，環(huán)境友好，現(xiàn)階段回收磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)瓶頸體現(xiàn)在總體裝備自動化水平偏低、全組分回收較難等問題，亟需研發(fā)退役鋰電材料的高效清潔回收利用技術(shù)，規(guī)?；瘜崿F(xiàn)全組分回收鋰、鐵、磷元素制備高品質(zhì)的無水磷酸鐵、碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰鹽產(chǎn)品。磷酸鐵鋰電池由于應(yīng)用時間較早，因此退役潮率先到來，成為當(dāng)前廢舊動力電池回收的重點。目前磷酸鐵鋰的主要原材料碳酸鋰價格持續(xù)上升，廢舊動力電池當(dāng)中的鋰含量較高，因此廢舊磷酸鐵鋰回收利用將創(chuàng)造出巨大的社會和經(jīng)濟效益，將有效助力我國新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。加強人才隊伍建設(shè)加快建立適應(yīng)新能源汽車與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展需要的人才培養(yǎng)機制，編制行業(yè)緊缺人才目錄，優(yōu)化汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化領(lǐng)域?qū)W科布局，引導(dǎo)高等院校、科研院所、企業(yè)加大國際化人才引進和培養(yǎng)力度。弘揚企業(yè)家精神與工匠精神，樹立正向激勵導(dǎo)向，實行股權(quán)、期權(quán)等多元化激勵措施。提升智能制造水平推進智能化技術(shù)在新能源汽車研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、倉儲物流、經(jīng)營管理、售后服務(wù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的深度應(yīng)用。加快新能源汽車智能制造仿真、管理、控制等核心工業(yè)軟件開發(fā)和集成，開展智能工廠、數(shù)字化車間應(yīng)用示范。加快產(chǎn)品全生命周期協(xié)同管理系統(tǒng)推廣應(yīng)用，支持設(shè)計、制造、服務(wù)一體化示范平臺建設(shè)，提升新能源汽車全產(chǎn)業(yè)鏈智能化水平。促進關(guān)鍵系統(tǒng)創(chuàng)新應(yīng)用加快車用操作系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用。以整車企業(yè)需求為牽引，發(fā)揮龍頭企業(yè)、國家制造業(yè)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺作用，堅持軟硬協(xié)同攻關(guān)，集中開發(fā)車用操作系統(tǒng)。圍繞車用操作系統(tǒng)，構(gòu)建整車、關(guān)鍵零部件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與軟件等領(lǐng)域市場主體深度合作的開發(fā)與應(yīng)用生態(tài)。通過產(chǎn)品快速迭代，擴大用戶規(guī)模，加快車用操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。協(xié)調(diào)推動智能路網(wǎng)設(shè)施建設(shè)推進新一代無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，加快基于蜂窩通信技術(shù)的車輛與車外其他設(shè)備間的無線通信（C—V2X）標(biāo)準制定和技術(shù)升級。推進交通標(biāo)志標(biāo)識等道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造升級，加強交通信號燈、交通標(biāo)志標(biāo)線、通信設(shè)施、智能路側(cè)設(shè)備、車載終端之間的智能互聯(lián)，推進城市道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化建設(shè)改造相關(guān)標(biāo)準制定和管理平臺建設(shè)。加快差分基站建設(shè)，推動北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在高精度定位領(lǐng)域應(yīng)用。支持生態(tài)主導(dǎo)型企業(yè)發(fā)展鼓勵新能源汽車、能源、交通、信息通信等領(lǐng)域企業(yè)跨界協(xié)同，圍繞多元化生產(chǎn)與多樣化應(yīng)用需求，通過開放合作和利益共享，打造涵蓋解決方案、研發(fā)生產(chǎn)、使用保障、運營服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的生態(tài)主導(dǎo)型企業(yè)。在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、創(chuàng)新要素集聚的地區(qū)，發(fā)揮龍頭企業(yè)帶動作用，培育若干上下游協(xié)同創(chuàng)新、大中小企業(yè)融通發(fā)展、具有國際影響力和競爭力的新能源汽車產(chǎn)業(yè)集群，提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平。擴大開放和交流合作加強與國際通行經(jīng)貿(mào)規(guī)則對接，全面實行準入前國民待遇加負面清單管理制度，對新能源市場主體一視同仁，建設(shè)市場化、法治化、國際化營商環(huán)境。發(fā)揮多雙邊合作機制、高層對話機制作用，支持國內(nèi)外企業(yè)、科研院所、行業(yè)機構(gòu)開展研發(fā)設(shè)計、貿(mào)易投資、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)標(biāo)準、人才培訓(xùn)等領(lǐng)域的交流合作。積極參與國際規(guī)則和標(biāo)準制定，促進形成開放、透明、包容的新能源汽車國際化市場環(huán)境，打造國際合作新平臺，增添共同發(fā)展新動力。深化三縱三橫研發(fā)布局強化整車集成技術(shù)創(chuàng)新。以純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車、燃料電池汽車為三縱，布局整車技術(shù)創(chuàng)新鏈。研發(fā)新一代模塊化高性能整車平臺，攻關(guān)純電動汽車底盤一體化設(shè)計、多能源動力系統(tǒng)集成技術(shù)，突破整車智能能量管理控制、輕量化、低摩阻等共性節(jié)能技術(shù)，提升電池管理、充電連接、結(jié)構(gòu)設(shè)計等安全技術(shù)水平，提高新能源汽車整車綜合性能。提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力。以動力電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機與電力電子、網(wǎng)聯(lián)化與智能化技術(shù)為三橫，構(gòu)建關(guān)鍵零部件技術(shù)供給體系。開展先進模塊化動力電池與燃料電池系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，探索新一代車用電機驅(qū)動系統(tǒng)解決方案，加強智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)開發(fā)，突破計算和控制基礎(chǔ)平臺技術(shù)、氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)等瓶頸，提升基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)、先進基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)核心零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料等研發(fā)能力。加強標(biāo)準對接與數(shù)據(jù)共享建立新能源汽車與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的綜合標(biāo)準體系，明確車用操作系統(tǒng)、車用基礎(chǔ)地圖、車樁信息共享、云控基礎(chǔ)