锂离子动力与储能电池及其产业链.ppt

内容提要1新能源产业的发展与挑战石油与国家能源安全
我国石油储量不足世界的2%；
我国自产石油在1.8亿吨/年左右；
2007年我国净进口原油1.63亿吨，成品油0.338亿吨，原油对外依存度达到46.05%；
每年新增1000万辆汽车，石油需求新增2000万吨左右。
空气污染与温室气体排放
大城市空气污染的50%来自汽车；
1亿吨油产生CO2约3亿吨。
我国现状：与发达国家几乎同时起步，国家大力扶持，有望将来参与国际竞争。“三横”、“三纵”。锂离子电池应用领域电动汽车新兴产业链2电池是一种利用电化学的氧化-还原反应，进行化学能------电能之间转换的储能装置。锂离子电池干电池铅蓄电池80年代，由Armand提出了“摇椅式”锂离子二次电池的新概念。提出电池的正、负极材料采用可以储存和交换锂离子的材料，利用充放电时，锂离子的来回移动进行能量交换。锂离子电池充放电示意图电池质子交换膜燃料电池Heat3动力–储能电池不同电池比较大型化Points-lines-Areasstructureandtransportationmeanschoice只有锂离子电池才能满足电动汽车和混合动力汽车的要求新能源产业储能(动力)电池NATURE|Vol456|27NEWSFEATURE7November2008高性能储能电池–锂离子电池锂离子电池生产设计锂离子电池生产设计锂离子电池生产设计材料评测壳体准备我国锂离子动力电池技术差距4Prius锂离子动力与储能电池正极材料类别J.B.GoodenoughandK.Padhi,J.Electrochem.Soc.,1997,144,1188.磷酸铁锂磷酸铁锂性能优化正极中活性物质含量减少；
振实密度降低；
体积能量密度降低；
磷酸铁锂颗粒核心无包覆，导电无改进；
侵犯专利（中国专利ZL01816319.X）磷酸铁锂-导电高分子复合正极材料0.1C充电至4.1V,再在不同电流下放电产品特点：（1）无碳包覆、100纳米；（2）比容量（实验室接近160mAh/g）；（3）倍率特性好；（4）循环寿命长；（5）低温合成，成本低。目前正在进行进一步优化和放大。电活性物质包覆锰酸锂正极材料负极材料
我国负极材料产品主要集中在低成本石墨材料这一类，需要丰富适应于不同用途电池的碳负极材料品种。硬碳、钛酸锂等汽车电池负极材料产业还未形成规模。不同的碳负极材料Naturalgraphiteelectrode
容量
372mAh/gforgraphiteand550-650mAh/gfornongraphite
Non-carbonmaterialsofferupto1200-1400mAh/gcapacity
可逆性
Morphologies(particlesize,shape,surface,porestructureetc.)
Removingimpurities,reducingreactionwithelectrolyte
Changingcelldesign
倍率性能
Materialmicrostructure
Electrodeporosity&conductivity(polarization)
循环寿命
Volumetricexpansion
Bindingadhesion&conductivity
安全性碳纳米管锡基合金负极材料电解液

目前我国已有10多家企业生产锂离子电解液，但绝大多数企业主要从事溶剂提纯和电解液配制，而电解质盐、添加剂等关键材料大部分依靠进口。LiPF6的95%以上由日本几家企业生产，电解质锂盐的供应已开始制约我国锂离子电池产业的发展。动力锂离子电池用新型锂盐产业化隔膜
目前，世界上仅日本、美国能大规模生产锂离子电池隔膜，我国已有几家企业能生产单层膜，但与美、日产品相比，还存在质量均匀性和稳定性问题。适用于车用动力电池的三层结构隔膜和陶瓷/塑料复合膜尚不能生产，全部依赖进口。5谁掌握了磷酸铁锂及其电池核心技术，谁就掌控了动力与储能领域的先机！磷酸铁锂市场分析磷酸铁锂：市场需求剧增，受到投资者的追捧原始专利：
为美国得州大学JohnB.Goodenough教授所拥有（USPatent
5,910,382），目前该专利加拿大Phostech公司（德国南方化学控
股子公司）拥有授权，在工业七国有效。

碳包覆专利：
M.Armand等2001年申请，主要技术是采用碳作为添加剂合成磷
酸铁锂，有效地改善了磷酸铁锂的导电性能，提高了材料的可逆容
量和大电流充放电性能。该专利加拿大Phostech公司拥有授权。

离子掺杂改性专利：
2002年MIT的Chiang等申请，主要技术是采用离子（Nb5+、Mn2+）
掺杂的方式合成改性磷酸铁锂，大大改进了材料的导电性能，在此
技术基础上，成立了A