新一代鋰電池材料鎳酸鋰的合成獲重要突破

www.guilinhy.com 來源：科報網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-11-27

最近，一項重要的具有自主知識產權的復合金屬氧化物材料合成技術在北京被成功地應用到工業化生產過程中，新一代鋰離子二次電池正極材料鎳酸鋰開始正式投入生產。這項國內外領先的技術是4年前從海外歸來的其魯博士領導的研究人員繼鈷酸鋰和錳酸鋰之后又取得的一項重要的成果。目前，鎳酸鋰生產線的生產能力為500噸/年。據了解，鎳酸鋰的合成與生產是國際上公認的難題，在國內外只有實驗室樣品，沒有工業化生產和應用，該條生產線的建立填補了國際上鎳酸鋰規模化生產的空白，使鎳酸鋰的實際應用成為現實。鎳是一種多價態金屬元素，影響鎳酸鋰合成的因素十分復雜。合成過程中條件稍有變化就容易生成雜質，降低材料的儲能容量。在充放電循環過程中，由于雜質的存在常常導致材料晶體結構的坍塌，最終會嚴重的影響電化學循環壽命和安全性。中信國安盟固利新材料技術研究院和北京大學新能源材料與技術實驗室通過3年的攻關，在大量實驗室工作的基礎上，采用獨特的合成方法和綜合多項關鍵技術，研制了適合于鎳酸鋰生產的關鍵設備，實現了鎳酸鋰的規模化工業生產。鋰離子電池作為一種高能二次電源，在過去短短的10年中，取代了傳統的鎳鎘與鎳氫二次電池，目前已經成為移動電話、筆記本電腦、便攜式攝像機、DVD、CD以及MD等小型移動電子產品的主要應用電源，對推動電子與通訊產業的發展起了重要的作用。但是到目前為止，鋰離子電池的正極材料主要采用的是鈷酸鋰。鈷酸鋰具有較高的容量和較長的使用壽命，雖然已經得到了比較廣泛的應用，但鈷是屬于戰略性資源，在中國未發現大規模有開采價值的鈷礦，鈷資源基本依賴進口，價格昂貴，且鈷酸鋰在充放電過程中熱穩定性差，限制了鋰離子電池在廣泛領域中的推廣應用。隨著以電動車用動力電池和電力儲藏用電池為代表的大型鋰離子二次電池的迅速發展，對正極材料的資源性和安全性提出了更高的要求，傳統的鈷酸鋰正極材料顯然是難于滿足鋰離子電池發展的需要，因此必須尋求新一代高比能量鋰離子電池正極材料。由其魯博士及其領導的科研人員合成出的鎳酸鋰具有優良的電化學性能，容量比鈷酸鋰材料高20%%以上。實驗結果表明，因為經化學元素摻雜處理后得到的鎳酸鋰晶體結構在充放電狀態時穩定，所以由該材料制作的鋰電池不僅循環性能優越，安全性能良好，而且還具有良好的倍率充放電性能。此外，由于所合成的材料顆粒呈球形，粒度分布范圍窄，振實密度高，比表面積小，適合于制作各種類型的鋰離子二次電池。地球上已探明鎳的資源儲藏量是鈷的數十倍以上，鎳元素對自然環境的毒性也遠小于鈷元素，因此，無論是從資源的豐富程度還是從對環境的影響角度考慮，用鎳酸鋰取代現在的商品鈷酸鋰，對于解決未來(Futura)的資源、能源與環境污染問題具有重要的意義。中國具有比較豐富的鎳資源，在這一基礎上發展新一代的鋰離子電池正極材料鎳酸鋰意義尤其重大。鎳酸鋰生產線的建立，對充分利用我國的鎳資源，中國鋰離子電池正極材料逐漸擺脫原材料完全依賴進口的局面，從而可以加速開發有自主知識產權的高性能鋰離子電池，拓寬鋰離子電池的應用范圍，帶動我國與能源相關的產業發展都將會產生重大而深遠的影響。由其魯博士及其研究人員開發的鎳酸鋰生產線的建立，表明我國鋰離子電池正極材料的研究已經處于國際領先水平，我國已進入能源材料領域發達國家的行列。