科创中国

行业领域

新材料技术,高分子材料

需求背景

目前，磷酸铁锂经过开发，其容量已接近理论值，因此容量已经不是磷酸铁锂最关键指标，低温、一致性、加工性能以及材料杂质含量等才是影响磷酸铁理材料应用的关键因素，而这些因素均与磷酸铁锂原材料的品质密切相关。当采用了纯度不够的原料生产的磷酸铁锂，应用于锂电池中会造成锂电池能量密度低、使用寿命短、耐低温性能差、充放电过程变慢等问题，尤其是会降低安全性能。近年来，电动车起火事件频出，多因为锂电池安全性能不到位造成，究其根本原因大多就是材料不稳定而引起。因此，开发出适用于磷酸铁锂的优级纯磷酸锂，对于磷酸铁锂电池的应用至关重要。磷酸锂/磷酸二氢锂替代碳酸锂生产磷酸铁锂有望大幅打开降本空间：首先，草酸亚铁、硝酸铁、铁红路线下，磷酸锂/磷酸二氢锂替代碳酸锂具备技术上的可行性，目前正极材料龙头企业湖北融通高科先进材料有限公司已通过了技术验证；其次相比碳酸锂提锂对于品位要求高、且需求增长速度过快引发的价格上涨，磷酸锂的提锂成本和价格均相对较低，具有极大的市场前景。

需解决的主要技术难题

磷酸锂/磷酸二氢锂作为磷酸铁锂新型原材料，其制备工艺仍然需要突破一定的技术困难，需进一步深入研究和创新。首先，需要保证产品纯度达到电池级优级纯，满足电池正极材料的要求；其次，须提升生产效率，开发出一步式高效生产磷酸锂工艺，保证生产过程中无复杂工艺设备，提高产品产业化的可能性；最后，控制生产成本，产品成本会直接影响到市场，尤其是新产品开拓阶段更是重中之重，成本会直接影响到本产品的生命周期和公司的盈利水平，须在保证产品质量的同时有效控制成本，提升产能品竞争力。

期望实现的主要技术目标

产品目标：

本项目拟开发出无毒、绿色环保、易于规模化工业生产、无环境污染、原料廉价易得的一步法生产电池级高晶纯磷酸锂关键技术路线，并将实现以下产品目标：

（1）保证产品达到优级纯。磷酸铁锂工业化生产不易制备出高纯物质，这主要是由于在大规模生产中Fe2+ 容易氧化生成Fe3 + 或者过度还原生成单质铁从而在烧结过程中引入杂质，而杂项的存在必然恶化磷酸铁锂的电化学性能，因此从源头控制原材料纯度和提高烧结工艺水平是关键。磷酸锂/磷酸二氢锂作为磷酸铁锂的主要原材料，保证其达到优级纯，是保证下游磷酸铁锂电化学性能的关键。

（2）降低产品生产成本。近年来，随着锂离子电池的需求日益增加，锂电池原材料的价格也不断上涨，特别是碳酸锂，在高峰时期超过60万元/吨，这样也增加了企业生产成本。而磷酸锂的原料廉价易得，磷酸锂单价更低，锂源兼容性强，磷酸盐对锂离子的收率高于碳酸盐，以卤水提锂为例，低于20%浓度的卤水提碳酸锂的成本过高，但这些低品位卤水仍能够提磷酸锂，进一步降低了磷酸锂的生产成本，此外磷酸锂本身就含有磷，可同时从磷源、锂源降本；在蒸发结晶过程中，采用自热蒸发法节约能源成本；工序上，磷酸锂减少了碳酸锂脱碳酸根的步骤，降低加工成本。其次，磷酸锂/磷酸二氢锂可共用一条生产线，在市场开拓期，可有效提高设备和人工的利用率，进一步降低生产成本；同时，随着实现工业化、标准化生产，生产效率提升，制造费用下降，最终降低该产品生产成本。

（3）获得最佳制备工艺，提高生产效率。项目以粗品磷酸锂与磷酸为原料，通过研发新的工艺技术，在整个生产制备过程中无复杂工艺操作和相应设备，使得整个工艺流程和技术参数达到最佳，完成一步法制成高耐电池用优级纯磷酸锂关键技术，并依据此项技术建设磷酸二氢锂中试生产线。

参数要求：

技术参数要求：Li3PO4≥***，LiH2PO4≥***%。

专利要求：在本项目技术开发过程中，还将申请专利2项以上

需求解析

解析单位：“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团（华中科技大学） 解析时间：2023-08-24

王正伦

华中科技大学科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。 开展的项目研究对行业技术提升具有重要的现实意义，项目研究成功对推动行业的技术进步具有重要的意义。 企业综合实力较好、研发实力较强、发展前景好。技术需求真实，市场潜力大。

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处理进度