动力电池安全正极材料钻酸锂大颗粒单晶的研究.docx

动力电池安全正极材料钻酸锂大颗粒单晶的研究.docx动力电池安全正极材料钻酸锂大颗粒单晶的研究一、 刖吕钻酸锂的发展趋势是不断提升钻酸锂的充放电容量、放电平台、循环性和安全性能。特别是钻酸锂的安全性一直未能圆满解决,从而限制了它在大功率电池和动力电池上的推广应用。而解决这一安全问题的有效方法Z—就是尽可能地降低钻酸锂单晶颗粒的比表面积。钻酸锂单晶的粒径大小直接决定其振实密度和比表面积的大小。在保持现有钻酸锂的容量和充放电平台的基础上,设法提高钻酸锂止极材料的单品粒度,提高其振实密度和降低其比表面积,提高锂离子电池的体积容量,同时大幅度地提升锂电池的安全性,使锂离子电池的品质得到人幅度提升。钻酸锂人颗粒单晶的应用非常广泛,不仅高端电池需要,大容量电池也需要,特别是动力电池,急待钻酸锂人颗粒单晶产业化。另一方面,钻酸锂大颗粒单晶的成本也需要大幅度下降,成本问题一直影响着锂电池的市场应用和经济效益。例如,电动摩托的电池至今还是铅酸电池,』I;主耍原因就是这两方而。二、 ,具大规模生产始于上世纪九十年代的日本。2002年前,钻酸锂的生产技术被日本化学公司、比利时五矿公司等少数儿家跨国大公司垄断。近年来,日本西米公司在钻酸锂单晶材料的合成工艺上取得突破,引入二次结晶工艺,生成了钻酸锂大颗粒单晶(粒径20»),使钻酸锂的品质,特别是其电化学性能——放电平台等指标明显提高,其产品在中国市场具有相当的地位。比利时虽然是早期的钻酸锂生产商,但是,由于其材料生产工艺技术一直停滞不前,对新技术研究严重不足,其产品质量相当落后,甚至不如一般的国产钻酸锂质量,现已全面退出中国市场。冃前,日本化学是全球最大的钻酸锂供应商,由于日本化学生产的钻酸锂具有振实密度高、粒度大(10〜20“1)等特点,一直是国内儿个大型锂电池企业的主要供应商,例如,天津力神电池有限公司就在大量使用这种原料,而且对其至今具有依赖性。长期以来,西米公司的钻酸锂大颗粒单晶为大家所模仿,至今在国内外仍是研究热门。令人高兴的是,国内的钻酸锂大颗粒单晶终于取得了一些突破,有望近期量产。而与此同时,日本的研究方向主要投向大颗粒单晶的另2个问题:一是直接用***化钻和锂盐烧制大颗粒单晶的原料,再由这种原料进行二次结晶,利用相似相容原理和钻盐晶种引发技术,直接合成高性能的大单晶,其生产流程短、成本低,并且直接回收了烧制时产生的盐酸,解决了环保问题(在下一篇文章中将介绍这一方法);二是直接用回收的钻酸锂材料再合成,通过表而处理技术和烧结、球磨、再表而处理、晶种引发核晶等研究生产大颗粒单晶。这是非常环保和有意义、有利润的研究,如果这项冃技术得到成功丿应用,前景非常看好。在我国,国内有多家科研机构及高校在进行钻酸锂的研发,但是,从具研究、生产现状和发展趋势来看,在这些单位中能够真正形成规模生产、品质稳定且能达到国际先进水平的也就不过是两到三家。原因分析如下:一是国内金业和研究者对钻酸锂的性能认识不足,评估钻酸锂性能好坏的三大电化学指标难以同时具备,即优良的比容量、电压平台、循环衰减性;二是国外钻酸锂生产企业对其核心技术封锁,而国内研发的一些实验室研究成果,例如,溶胶一凝胶法、液相混合法等前驱体制备法,微波烧结、喷雾燃烧等制造技术都很难丁•业化。三是规模化生产所需要的原辅材料、设备等国