磷酸铁锂
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Chung S Y, Bloking J T, Chiang Y M. Nature Materials，2002,2:123128 ------离子掺杂，2003成立 A123 Co.
J. Barker, M. Y. Saidi, and J. L. Swoyer. Electrochemical and SolidState Letters, 2003,6 ~3:A53-A55---碳热还原法，Valence
全球环境污染与能源危机迫切 需求可持续发展的新型绿色清 洁能源
低碳经济是全球经济的发展趋 势，中国亦是低碳经济的积极 倡导者，电动汽车产业作为低 碳经济的重要支柱， 其潜力不 可估量
形势严峻： 化石能源的枯竭和污染
解决途径： 其它能源的利用与储存
可充放化学电源
高性能绿色 二次电池体系
动力电池
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
节能与环保推动 纯电动汽车（EV）、混合电动车（HEV）及动力电池的发展
锂离子电池在动力电池中占优势，其发展成为 左右电动汽车发展的关键因素
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池的发展
东芝
雪弗莱
比亚迪
Enerdel
电动汽车的发展
高功率密度
高能量密度
高工作电压
锂离子 电池 无记忆效应
好
较好
差
优
低
较高
高
低
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂进展
磷酸铁锂材料：
结构稳定、安全性能好； 资源丰富、成本低廉； 循环性能好； 耐过充性能好，有利于电池组合使用
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料的电化学特性
LiFePO4正极材料的理论电化 学比容量为170mAh/g，相对 金属锂的电极电位约为3.45V， 理论能量密度为550Wh/Kg。 LiFePO4和FePO4晶体在结构 上的相似性 保证了LiFePO4 具有良好的循环性能
锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化进展
报告人：胡国荣 教授 中南大学 2011年 10 月22日
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
报告内容
一、 发展背景
二、 产业化现状与趋势 三、 市场分析 四、 产业风险
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
一、发展背景
能源危机与能源安全是当前世界各国面临的严峻挑战 改善能源结构，实现能源多元化是国家发展的必然选择!
指标
体系
LCO（钴酸锂） LMO(锰酸锂） NCM（三元系） NCA（二元系） LFP（磷酸铁锂）
比能容(mAh/g)
135~140
100~120
130~140
160~180
百度文库
130~150
倍率特性
中
低温性能
优
高温性能
优
循环特性（次）
500
安全性
差
成本
高
优
中
中
优
优
优
优
差
差
优
优
优
300
500
500
20000
Ravet, Y. Chouinard, J. F. Magnan, S. Besner, M. Gauthier, and M. Armand, Abstract 166, International Meeting on Lithium Batteries, Como, Italy, May 28-June, 2000----碳包覆
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料改性
纯为相约L为iF10eP-1O0S4/的cm电，子而电且导锂率 离子按照一维扩散方式进 行，扩散系数为10-14cm2/s。
体相掺杂
细化尺寸
改性研究
需子要导同电时性提和高电子LiF导eP电O性4的才离 能保证材料具有好的电化 学性能。
表面包覆
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径-----碳包覆
a. 包覆炭黑 b. 包覆有机物热解炭
a
b
1）阻止内部颗粒接触，防止不正常晶粒长大；2）防止二价 铁离子氧化；3）提高电子导电性。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径-----离子掺杂
磷酸铁锂一种电子-离子混合导体，通过掺杂其它 元素形成固溶体，影响材料的结构增加缺陷浓度， 提高LiFePO4的离子导电性和电子导电性。
动力型锂离子电池已广泛应用于电动工具、动力玩具 领域，并在EV(电动汽车)/HEV(混合动力电动汽车)、 电动皮划艇、电动自行车等领域有广阔的应用前景。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池的发展
高性能、低成本的电池材料的研究开发将对动力电池展起决定性作用
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
环境 污染
能源 危机
资源 匮乏
大型化锂离子电池的应用
正极材料是锂离子电池技术 的核心和关键。
研究和开发资源丰富、 环境友好、高安全长寿命的
电极材料
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池正极材料现状
电动汽车用锂离子动力电池已成为市场和研发的热点。目前研究的主要正极 材料包括锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP） 、镍钴锰（NCM）
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料进展标志
A.Padhi, K.Monjundaswamy, J. Goodenough， J. Eelectrochem. Soc. 1997，144，1188 ------首次报道 LiFePO4， 2002成立 Phostech Lithium Co.
但也有研究认为离子掺杂的效果和可能性值得商 榷。首先，缺乏能够证明高价离子真正占据了铁 位或锂位的检测手段。其次，LiFePO4合成过程 中产生的新导电相。再次，LiFePO4中存留碳可 改善材料的导电性能，掩盖掺杂的作用。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径——表面包覆非晶离子导体
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
温室效应与环境污染日益严重
•近100年中国年平均气温升高3.0～6.0℃, •我国的煤炭、石油等能源消耗居世界第一。 •单位GDP能耗是发达国家的8~10倍，每年新增碳排放量世界第一。 •我国大城市大气的主要污染源：50%以上来自汽车排气污染。
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J. Barker, M. Y. Saidi, and J. L. Swoyer. Electrochemical and SolidState Letters, 2003,6 ~3:A53-A55---碳热还原法，Valence
全球环境污染与能源危机迫切 需求可持续发展的新型绿色清 洁能源
低碳经济是全球经济的发展趋 势，中国亦是低碳经济的积极 倡导者，电动汽车产业作为低 碳经济的重要支柱， 其潜力不 可估量
形势严峻： 化石能源的枯竭和污染
解决途径： 其它能源的利用与储存
可充放化学电源
高性能绿色 二次电池体系
动力电池
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
节能与环保推动 纯电动汽车（EV）、混合电动车（HEV）及动力电池的发展
锂离子电池在动力电池中占优势，其发展成为 左右电动汽车发展的关键因素
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池的发展
东芝
雪弗莱
比亚迪
Enerdel
电动汽车的发展
高功率密度
高能量密度
高工作电压
锂离子 电池 无记忆效应
好
较好
差
优
低
较高
高
低
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂进展
磷酸铁锂材料：
结构稳定、安全性能好； 资源丰富、成本低廉； 循环性能好； 耐过充性能好，有利于电池组合使用
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料的电化学特性
LiFePO4正极材料的理论电化 学比容量为170mAh/g，相对 金属锂的电极电位约为3.45V， 理论能量密度为550Wh/Kg。 LiFePO4和FePO4晶体在结构 上的相似性 保证了LiFePO4 具有良好的循环性能
锂离子电池正极材料磷酸铁锂产业化进展
报告人：胡国荣 教授 中南大学 2011年 10 月22日
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
报告内容
一、 发展背景
二、 产业化现状与趋势 三、 市场分析 四、 产业风险
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
一、发展背景
能源危机与能源安全是当前世界各国面临的严峻挑战 改善能源结构，实现能源多元化是国家发展的必然选择!
指标
体系
LCO（钴酸锂） LMO(锰酸锂） NCM（三元系） NCA（二元系） LFP（磷酸铁锂）
比能容(mAh/g)
135~140
100~120
130~140
160~180
百度文库
130~150
倍率特性
中
低温性能
优
高温性能
优
循环特性（次）
500
安全性
差
成本
高
优
中
中
优
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优
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差
差
优
优
优
300
500
500
20000
Ravet, Y. Chouinard, J. F. Magnan, S. Besner, M. Gauthier, and M. Armand, Abstract 166, International Meeting on Lithium Batteries, Como, Italy, May 28-June, 2000----碳包覆
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料改性
纯为相约L为iF10eP-1O0S4/的cm电，子而电且导锂率 离子按照一维扩散方式进 行，扩散系数为10-14cm2/s。
体相掺杂
细化尺寸
改性研究
需子要导同电时性提和高电子LiF导eP电O性4的才离 能保证材料具有好的电化 学性能。
表面包覆
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径-----碳包覆
a. 包覆炭黑 b. 包覆有机物热解炭
a
b
1）阻止内部颗粒接触，防止不正常晶粒长大；2）防止二价 铁离子氧化；3）提高电子导电性。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径-----离子掺杂
磷酸铁锂一种电子-离子混合导体，通过掺杂其它 元素形成固溶体，影响材料的结构增加缺陷浓度， 提高LiFePO4的离子导电性和电子导电性。
动力型锂离子电池已广泛应用于电动工具、动力玩具 领域，并在EV(电动汽车)/HEV(混合动力电动汽车)、 电动皮划艇、电动自行车等领域有广阔的应用前景。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池的发展
高性能、低成本的电池材料的研究开发将对动力电池展起决定性作用
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
环境 污染
能源 危机
资源 匮乏
大型化锂离子电池的应用
正极材料是锂离子电池技术 的核心和关键。
研究和开发资源丰富、 环境友好、高安全长寿命的
电极材料
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
锂离子动力电池正极材料现状
电动汽车用锂离子动力电池已成为市场和研发的热点。目前研究的主要正极 材料包括锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP） 、镍钴锰（NCM）
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
磷酸铁锂材料进展标志
A.Padhi, K.Monjundaswamy, J. Goodenough， J. Eelectrochem. Soc. 1997，144，1188 ------首次报道 LiFePO4， 2002成立 Phostech Lithium Co.
但也有研究认为离子掺杂的效果和可能性值得商 榷。首先，缺乏能够证明高价离子真正占据了铁 位或锂位的检测手段。其次，LiFePO4合成过程 中产生的新导电相。再次，LiFePO4中存留碳可 改善材料的导电性能，掩盖掺杂的作用。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
改性途径——表面包覆非晶离子导体
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院
温室效应与环境污染日益严重
•近100年中国年平均气温升高3.0～6.0℃, •我国的煤炭、石油等能源消耗居世界第一。 •单位GDP能耗是发达国家的8~10倍，每年新增碳排放量世界第一。 •我国大城市大气的主要污染源：50%以上来自汽车排气污染。
中中南南大大学学冶冶金金科学学与与工工程程学学院院