钜大LARGE | 点击量：383次 | 2023年10月11日
磷酸铁锂能量密度提升尚有很大空间 2元时代将到来
十月十一日，在合肥我国新能源汽车动力锂电池材料高峰论坛上，华中科技大学材料学和工程学院院长黄云辉表示，磷酸铁锂电池通过纳米技术和富锂技术等手段而应用，其实际能量密度将会大幅度提升，并且磷酸铁锂电池实现2元/瓦时以下的成本没有问题。
黄云辉在此次论坛主旨发言中表示，磷酸铁锂电池目前做成体系的也就是100Wh/kg左右。现在要发展达到250、260Wh/kg左右新一代产品，下一步其能量密度则要超过300Wh/kg。实现这种高比能磷酸铁锂电池，一方面要从材料本身来考虑问题，另外一方面，也要从电池的制备技术综合考虑。
华中科技大学材料学材料和工程学院院长黄云辉
磷酸铁锂能量密度提升尚有很大空间
目前从正极和负极这方面来看，国内外厂商所采用的重要是磷酸铁锂的正极材料体系，欧美动力锂电池市场基本上还是应用磷酸铁锂的多一些，而日本、韩国重要采用三元体系，可以说，目前磷酸铁锂体系的动力锂电池依然是最成熟、最安全的锂离子动力锂电池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
尽管，磷酸铁锂它是磷酸盐体系里面能量密度差不多是最低的一种。但假如正极体系里能够把整个正极的核心物质含量提高到30%以上，那么其实际能量密度就会大幅度的提升。比如说富锂体系，其做成电池，单电池能量密度就可以达到300Wh/kg以上，甚至超过三元体系目前所实现的能量密度。
在提高正极材料它的比能量的同时，提高负极材料的比能量也是重大技术突破方向。在目前的磷酸铁锂电池中假如负极材料还是用370石墨的话，实现高比能确实难度比较大。所以现在有关硅基，包括硒基的高比能材料，业内都很看重。
因此，在目前体系下面，假如能把磷酸铁锂充分的做好，能量密度能够达到120Wh/kg左右，这有关电动汽车应则没有任何问题。
负极材料技术突破
在提升磷酸铁锂电池能量密度的工作中，负极材料的改善也关键的环节。目前除了石墨之外，其他有可能作为改善负极材料性能的材料，包括，硅以及各种氧化物添加剂，来添加到目前的传统石墨里面，这个是目前比较可行的方法，而且现在很多公司都已经在采用。黄云辉表示，这些材料作为添加剂添加到负极里面是完全可行的，但添加的量不能太多。
黄云辉透露，目前，我国刚刚启动了能源及车用纳米功能材料的制备和应用关键的863重大项目。这个项目重要做高比能的电池材料。我们提出来单极电池达到能量密度260Wh/kg以上。其中正极材料采用富锂层状和高镍层状正极材料；有关负极材料，也要突破现在传统的石墨体系，所以我们现在选的一个是硬炭，还有硅基材料进行研发。另外，硬炭材料，它的容量也是相当高的，比如我们通过高分子材料作为前躯体制成的一类硬炭材料，就表现出优异的性能。这样做出来的单体电池能量密度要达到280Wh/kg以上。
此外，黄云辉认为，现在很多做车的专家，他们是希望能够将锂电池能量密度提高到450Wh/kg以上，这是传统的锂电池是根本不可能做到的，目前最现实的是采用锂硫电池，但五年、十年之内其还不可能实现它的产业化生产。
铁锂电池综合性价比最优2元时代没问题
同时，评价一类电池材料的好坏，除了关注能量度外，在实际中更重视综合性能。在这方面磷酸铁锂电池在未来依旧具备无可比拟的性能。磷酸铁锂正材料的体积膨胀低于7%，是非常非常稳定的正极材料，到目前为止，没有任何一种正极材料的安全性、循环寿命能够比过磷酸铁锂。
尽管，磷酸铁锂在导电性、批次稳定性低温性能方面性能较差，但是看到我国优秀公司目前的工艺和设备，这些问题都能够解决。首先，通过技术改良目前磷酸铁锂正材料的导电性已经在不成为问题。其次，通过大规模的生产，它的材料的稳定性肯定是可以得到保障。另外通过纳米技术的应用，磷酸铁锂正材料的低温性能也可以大幅度提高。
最关键的还是成本，磷酸铁锂电池不同于三元锂电池，要依托于钴、镍等稀缺金属的应用，磷酸铁锂电池除了锂元素比较贵以外，像铁、磷等元素的获得是非常便宜的。在未来的价格战、资源战中，磷酸铁锂电池拥有一定优势。并且，随着工艺路线进一步成熟，磷酸铁锂电池实现2元/瓦时以下的成本是没有问题的。
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