磷酸鐵鋰正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

磷酸鐵鋰正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

推進(jìn)以數(shù)據(jù)為紐帶的人—車(chē)—路—云高效協(xié)同?；谄?chē)感知、交通管控、城市管理等信息，構(gòu)建人—車(chē)—路—云多層數(shù)據(jù)融合與計(jì)算處理平臺(tái)，開(kāi)展特定場(chǎng)景、區(qū)域及道路的示范應(yīng)用，促進(jìn)新能源汽車(chē)與信息通信融合應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新。深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)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(lì)和保護(hù)創(chuàng)新的制度環(huán)境，鼓勵(lì)多種技術(shù)路線并行發(fā)展，支持各類(lèi)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(shì)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(shí)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(guò)提升壓實(shí)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(dòng)力電池退役期逐步到來(lái)，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(duì)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(duì)以上問(wèn)題，磷酸鐵鋰可通過(guò)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(jí)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(diǎn)，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(jī)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(zhǎng)等實(shí)現(xiàn)。表面處理的原理為通過(guò)在材料表面包覆銀、碳等導(dǎo)電物質(zhì)，增強(qiáng)電子傳導(dǎo)能力，提升電子電導(dǎo)率，進(jìn)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(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)，促進(jìn)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(jì)性和安全性的同時(shí)，通過(guò)提升工作電壓平臺(tái)，可將能量密度進(jìn)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(guò)摻雜一方面使得鐵和錳兩種元素的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)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(huì)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(dòng)力電池的理論能量密度，但也會(huì)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(diǎn)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(guò)程，主要采用機(jī)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(guò)程。目前國(guó)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(jiǎn)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(diǎn)問(wèn)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(dòng)化水平偏低、全組分回收較難等問(wèn)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?shí)現(xiàn)全組分回收鋰、鐵、磷元素制備高品質(zhì)的無(wú)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(shí)間較早，因此退役潮率先到來(lái)，成為當(dāng)前廢舊動(dòng)力電池回收的重點(diǎn)。目前磷酸鐵鋰的主要原材料碳酸鋰價(jià)格持續(xù)上升，廢舊動(dòng)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，將有效助力我國(guó)新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)加快建立適應(yīng)新能源汽車(chē)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展需要的人才培養(yǎng)機(jī)制，編制行業(yè)緊缺人才目錄，優(yōu)化汽車(chē)電動(dòng)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(guó)際化人才引進(jìn)和培養(yǎng)力度。弘揚(yáng)企業(yè)家精神與工匠精神，樹(shù)立正向激勵(lì)導(dǎo)向，實(shí)行股權(quán)、期權(quán)等多元化激勵(lì)措施。提升智能制造水平推進(jìn)智能化技術(shù)在新能源汽車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流、經(jīng)營(yíng)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(chē)智能制造仿真、管理、控制等核心工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)和集成，開(kāi)展智能工廠、數(shù)字化車(chē)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(jì)、制造、服務(wù)一體化示范平臺(tái)建設(shè)，提升新能源汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈智能化水平。促進(jìn)關(guān)鍵系統(tǒng)創(chuàng)新應(yīng)用加快車(chē)用操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。以整車(chē)企業(yè)需求為牽引，發(fā)揮龍頭企業(yè)、國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺(tái)作用，堅(jiān)持軟硬協(xié)同攻關(guān)，集中開(kāi)發(fā)車(chē)用操作系統(tǒng)。圍繞車(chē)用操作系統(tǒng)，構(gòu)建整車(chē)、關(guān)鍵零部件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與軟件等領(lǐng)域市場(chǎng)主體深度合作的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用生態(tài)。通過(guò)產(chǎn)品快速迭代，擴(kuò)大用戶(hù)規(guī)模，加快車(chē)用操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。協(xié)調(diào)推動(dòng)智能路網(wǎng)設(shè)施建設(shè)推進(jìn)新一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，加快基于蜂窩通信技術(shù)的車(chē)輛與車(chē)外其他設(shè)備間的無(wú)線通信（C—V2X）標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)升級(jí)。推進(jìn)交通標(biāo)志標(biāo)識(shí)等道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造升級(jí)，加強(qiáng)交通信號(hào)燈、交通標(biāo)志標(biāo)線、通信設(shè)施、智能路側(cè)設(shè)備、車(chē)載終端之間的智能互聯(lián)，推進(jìn)城市道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化建設(shè)改造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定和管理平臺(tái)建設(shè)。加快差分基站建設(shè)，推動(dòng)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(lì)新能源汽車(chē)、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(guò)開(kāi)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(yùn)營(yíng)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(dòng)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(guó)際影響力和競(jìng)爭(zhēng)力的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)集群，提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平。擴(kuò)大開(kāi)放和交流合作加強(qiáng)與國(guó)際通行經(jīng)貿(mào)規(guī)則對(duì)接，全面實(shí)行準(zhǔn)入前國(guó)民待遇加負(fù)面清單管理制度，對(duì)新能源市場(chǎng)主體一視同仁，建設(shè)市場(chǎng)化、法治化、國(guó)際化營(yíng)商環(huán)境。發(fā)揮多雙邊合作機(jī)制、高層對(duì)話機(jī)制作用，支持國(guó)內(nèi)外企業(yè)、科研院所、行業(yè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展研發(fā)設(shè)計(jì)、貿(mào)易投資、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、人才培訓(xùn)等領(lǐng)域的交流合作。積極參與國(guó)際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)制定，促進(jìn)形成開(kāi)放、透明、包容的新能源汽車(chē)國(guó)際化市場(chǎng)環(huán)境，打造國(guó)際合作新平臺(tái)，增添共同發(fā)展新動(dòng)力。深化三縱三橫研發(fā)布局強(qiáng)化整車(chē)集成技術(shù)創(chuàng)新。以純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力（含增程式）汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)為三縱，布局整車(chē)技術(shù)創(chuàng)新鏈。研發(fā)新一代模塊化高性能整車(chē)平臺(tái)，攻關(guān)純電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)一體化設(shè)計(jì)、多能源動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)，突破整車(chē)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(jì)等安全技術(shù)水平，提高新能源汽車(chē)整車(chē)綜合性能。提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力。以動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(kāi)展先進(jìn)模塊化動(dòng)力電池與燃料電池系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，探索新一代車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案，加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，突破計(jì)算和控制基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)、氫燃料電池汽車(chē)應(yīng)用支撐技術(shù)等瓶頸，提升基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)、先進(jìn)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(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接與數(shù)據(jù)共享建立新能源汽車(chē)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的綜合標(biāo)準(zhǔn)體系，明確車(chē)用操作系統(tǒng)、車(chē)用基礎(chǔ)地圖、車(chē)樁信息共享、云控基礎(chǔ)