第一篇：磷酸鐵鋰電池組技術(shù)規(guī)范

中國(guó)**通信集團(tuán)江西有限公司上饒分公司2013年磷酸鐵鋰電池組公開招投標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范

一、技術(shù)規(guī)范情況：

一、概述

1、本技術(shù)要求為江西**通信集團(tuán)上饒分公司后備電源招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范書。

2、本技術(shù)規(guī)范書的編制依據(jù)是根據(jù)中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部“通信局(站)電源系統(tǒng)的總技術(shù)要求”等有關(guān)規(guī)定編制。

3、參與選型及報(bào)價(jià)的設(shè)備必須符合本技術(shù)規(guī)范書的要求，如相關(guān)要求低于本技術(shù)規(guī)范書的要求應(yīng)論述其理由。

4、投標(biāo)方必須對(duì)所有供貨質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量負(fù)責(zé)，即：保證所有供貨符合技術(shù)要求、服務(wù)質(zhì)量要求、交貨驗(yàn)收要求、價(jià)格規(guī)定要求。

5、投標(biāo)方必須對(duì)本技術(shù)規(guī)范書的每一款做出明確答復(fù)，并給出詳細(xì)的技術(shù)數(shù)據(jù)和指標(biāo)。

6、投標(biāo)方應(yīng)詳盡敘述所推薦產(chǎn)品的其它技術(shù)性能。生產(chǎn)商應(yīng)具有完善的檢測(cè)手段及相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備。

7、投標(biāo)方以中文書面形式提供設(shè)備的全套技術(shù)文件及文件清單。提供的技術(shù)文件數(shù)量為2套紙質(zhì)文件和1套電子文檔。技術(shù)文件內(nèi)容要與提供的設(shè)備一致，因投標(biāo)設(shè)備軟硬件修改而導(dǎo)致文件的任何修改，廠商應(yīng)提供修改或補(bǔ)充的印刷文件。所有的文件均應(yīng)有簡(jiǎn)潔明了的名稱和編號(hào)，各種文字說明應(yīng)通俗易懂，所有圖紙和圖形符號(hào)等均應(yīng)規(guī)范化。投標(biāo)方應(yīng)提供設(shè)備說明書、企業(yè)內(nèi)部檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、通訊協(xié)議、安裝、維護(hù)和操作手冊(cè)等。提供產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告、產(chǎn)品合格證。

8、設(shè)備說明書包括設(shè)備工作原理、技術(shù)性能、功能、指標(biāo)、結(jié)構(gòu)（容量、尺寸和重量）、接線及控制原理圖、設(shè)備可靠性指標(biāo)等。安裝、維護(hù)和操作手冊(cè)包括安裝手冊(cè)、維護(hù)操作手冊(cè)、備品備件清單等。

9、投標(biāo)方負(fù)責(zé)提供設(shè)備及所有附件的供應(yīng)、運(yùn)輸，在開通、調(diào)試及

驗(yàn)收直至交付使用的過程中提供免費(fèi)技術(shù)指導(dǎo)、人員培訓(xùn)以及設(shè)備安裝及相應(yīng)保修。

10、本招標(biāo)文件解釋權(quán)屬于江西**上饒分公司。

二、范圍

1、本次招標(biāo)的設(shè)備為以鐵鋰電池作為后備電池的后備電源系統(tǒng)，包括如下設(shè)備：

①磷酸鐵鋰電池組（磷酸鐵鋰電池組容量為50AH；具備電池管理系統(tǒng)BMS功能）。鐵鋰電池采取壁掛方式安裝。②交直流一體化UPS電源。

③壁掛式機(jī)柜、防雷模塊、空開。

2、本技術(shù)規(guī)范適用于為實(shí)現(xiàn)各類小功率通信終端設(shè)備的遠(yuǎn)程供電的通信用靜止型電源。其主要負(fù)載包括微蜂窩、WLAN設(shè)備、光纖通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、室內(nèi)分布系統(tǒng)以及室外邊際站、射頻拉遠(yuǎn)等。

三、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)性能指標(biāo)：

? 工作溫度：-20℃～+60℃（注：工作溫度范圍內(nèi)，電池外觀應(yīng)無變形、無爆裂等現(xiàn)象）? 貯存溫度范圍：-25℃～+60℃ ? 相對(duì)濕度：≤ 85% ? 大氣壓力：70KPa～106Kpa ? 工作電壓：-48V～-56V ? 音頻噪音：<55dB（設(shè)備正面1米處）

四、設(shè)備性能如下：

電池組（磷酸鐵鋰電池組）：

1、蓄電池容量為50AH，每組-48V電池組內(nèi)必須有15或16節(jié)單體電池組成，具備電池管理系統(tǒng)BMS功能。

電池自維護(hù)：具備電池自動(dòng)均衡功能；產(chǎn)品應(yīng)具備監(jiān)控功能，具有RS232或RS485接口，可接入買方的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。投標(biāo)方應(yīng)免費(fèi)提供相關(guān)監(jiān)控協(xié)議。

充放電自動(dòng)管理：監(jiān)控單元自動(dòng)測(cè)量電池的充放電電流并對(duì)電池

進(jìn)行浮充和均充管理；

2、電池組在環(huán)境溫度-20℃～60℃條件下使用： ——充電環(huán)境溫度：0℃～55℃； ——放電環(huán)境溫度：-20℃～60℃。

3、電池組性能一致性

電池組內(nèi)各電池應(yīng)為同一廠家生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)相同、化學(xué)成分相同的產(chǎn)品，且符合下列要求：

a)電池組內(nèi)各完全充電電池之間的靜態(tài)開路電壓最大值與最小值的差值應(yīng)不大于0.05V；

b)電池組進(jìn)入浮充狀態(tài)24h后各電池之間的端電壓差應(yīng)不大于0.20V；

c)電池組放電時(shí)，各電池之間的端電壓差應(yīng)不大于0.25V； d)電池組內(nèi)各電池之間容量最大值、最小值與平均值的差值應(yīng)不超過平均值的±1％。

4、充電限制

電池的均充充電電壓限制范圍為（3.55～3.60）V，電池的浮充充電電壓限制范圍為（3.35～3.40）V。

5、磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命應(yīng)不小于2000次。

6、電池組在網(wǎng)浮充使用壽命，不應(yīng)低于10年。

7、保修期為5年。

8、性能要求：不爆炸，不起火。過充電安全特性

蓄電池充電后，在（25±5）℃條件下擱置 1h。在（25±5）℃條件下以 5000mA 單體電池電流充電至 5V。

性能要求：不爆炸，不起火。高溫安全特性

將蓄電池置于（130±2）℃恒溫箱里，并保溫 30min。

性能要求：不爆炸，不起火 跌落安全特性

蓄電池充電后，在（25±5）℃條件下擱置 1h 后，在（25±5）℃

條件下，自 4 米高處跌落至木板上。性能要求：不爆炸，不起火。外部短路：

電池短路時(shí)蓄電池應(yīng)不爆炸、不燃燒。

外部影響

蓄電池在針刺、擠壓、撞壓、墜落等情況下，電池應(yīng)不爆炸、不 燃燒。

9、電池外觀要求

1、電池表面應(yīng)清潔、無銹蝕、無劃痕、無變形及機(jī)械損傷，無漏液現(xiàn)象，接口觸點(diǎn)無銹蝕；

2、電池表面應(yīng)有必須的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，并標(biāo)明生產(chǎn)日期，產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，印刷清晰，且標(biāo)識(shí)清楚，不易脫落；

3、蓄電池的正、負(fù)極端子及極性應(yīng)有明顯標(biāo)記，表面光澤，無飛邊毛刺、凹凸不平等缺陷，表面拋光鈍化處理，便于連接，端子尺寸應(yīng)符合制造商產(chǎn)品圖樣；

4、蓄電池的通信接口、電源接口等應(yīng)有明確的中文標(biāo)識(shí)并符合制造商產(chǎn)品圖樣；

5、蓄電池的外形尺寸應(yīng)符合制造商產(chǎn)品圖樣或文件規(guī)定；

6、應(yīng)采用先進(jìn)的連接緊固方式，確保蓄電池組內(nèi)部單體電池之間連接的可靠性。

7、如并聯(lián)電池組，蓄電池間的連接電纜應(yīng)采用銅質(zhì)電纜，電纜線徑應(yīng)滿足安全載流量的要求。

10、保護(hù)功能

10.1過充電保護(hù)

電池組具有過充保護(hù)功能，檢測(cè)到過充狀態(tài)時(shí)，電池組保護(hù)系統(tǒng) 應(yīng)切斷充電電路，電池組應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸，電壓電 流撤銷后，電池組能正常工作。

10.2過放電保護(hù)

電池組任何一節(jié)電芯電壓小于過放保護(hù)電壓（2.5V，可根據(jù)廠家

給定值調(diào)整）后，電池組保護(hù)系統(tǒng)能切斷放電回路。市電恢復(fù)后，電池組應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)充電狀態(tài)，并正常工作。

10.3短路保護(hù)

電池組滿電狀態(tài)下，電池組的正負(fù)極短路時(shí)電池組應(yīng)能切斷電路，電池組應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸，短路撤銷后電池組能正常

工作。

10.4反接保護(hù)

蓄電池的正、負(fù)極端子及極性應(yīng)有明顯標(biāo)記，需采用插接式機(jī)構(gòu)，防反接設(shè)計(jì)特性；電池組滿電狀態(tài)下，正負(fù)極反接時(shí)電池組保護(hù)系統(tǒng)能切斷電路，電池組應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸，反向電壓撤銷后，電池組

能正常工作。

10.5過載保護(hù)

電池組按規(guī)定充滿電后，當(dāng)放電電流達(dá)到過載保護(hù)電流值時(shí)，電

池組保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷電路，電池組應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆

炸，過載撤銷后，電池組能正常工作。

10.6溫度保護(hù)

溫度達(dá)到保護(hù)點(diǎn)范圍（要求高于60度，投標(biāo)方應(yīng)提供具體的數(shù)據(jù)）

時(shí)，電池組應(yīng)切斷電路(電池組內(nèi)部BMS元器件高溫保護(hù)除外)，溫度達(dá)到恢復(fù)點(diǎn)范圍時(shí)，電池組應(yīng)自動(dòng)恢復(fù)工作；整個(gè)過程電池

組應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸。

環(huán)境可靠性

產(chǎn)品應(yīng)具有良好的溫度適應(yīng)性，當(dāng)溫度、濕度發(fā)生較大變化時(shí)，產(chǎn)品的性能應(yīng)不受影響。產(chǎn)品應(yīng)提供詳細(xì)的說明。

11、電池材質(zhì)

電池正極材料為磷酸亞鐵鋰。

12、檢測(cè)報(bào)告

產(chǎn)品供貨商所提供相關(guān)產(chǎn)品，應(yīng)提供經(jīng)國(guó)家權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)報(bào)告

13、知識(shí)產(chǎn)權(quán)

投標(biāo)人應(yīng)提供所擁有的與投標(biāo)產(chǎn)品相關(guān)的核心材料技術(shù)及生產(chǎn)工藝的技術(shù)專利證明材料。

14、環(huán)境保護(hù)認(rèn)證

投標(biāo)人提供的磷酸鐵鋰電池組生產(chǎn)應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)環(huán)保要求，并能提供國(guó)家環(huán)保機(jī)構(gòu)出具的環(huán)評(píng)證書。

15、安全認(rèn)證

投標(biāo)人提供的磷酸鐵鋰電池組應(yīng)安全可靠，可出具CE、AOV、SGS等權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的安全認(rèn)證。

交直流一體化UPS電源

1、交流輸入

輸入電壓范圍：220V±20%；

輸入側(cè)防雷：輸入側(cè)應(yīng)提供可靠的雷擊浪涌保護(hù)裝置（差模共模全保護(hù)模式），差模20KA，共模最大40KA防護(hù)能力的過電壓防護(hù)裝置。

2、交流輸出

輸出電壓：220V±20%，輸出頻率：50Hz±4%。

供電模式：市電優(yōu)先工作模式，市電、逆變切換時(shí)間≤6ms

3、直流輸出

輸出電壓：-40V～-57.6V 輸出電流：0～15A

4、采用交直流一體化電源，預(yù)留直流輸出口（直流負(fù)載400W以上），需要能同時(shí)提供-48V（-40V～-57.6V）直流及220V（85％～110％）交流輸出，交流輸出功率不小于600W。在一個(gè)整體的柜體內(nèi)實(shí)現(xiàn)整流模塊、配電及防雷、逆變器、蓄電池（50AH鐵鋰鐵池）的集成。

5、環(huán)境要求 a)5.1正常工作條件

i.設(shè)備應(yīng)在下述條件下連續(xù)工作

ii.iii.i.ii.iii.環(huán)境溫度：-10℃～+55℃。相對(duì)濕度：≤95％。溫度：-20℃～+60℃；

振動(dòng)：振幅為0.35mm，頻率10-55Hz（正弦掃描），3個(gè)沖擊：峰值加速度150m/s2，持續(xù)時(shí)間11ms，3個(gè)方向各b)5.2貯存運(yùn)輸環(huán)境及震動(dòng)與沖擊要求

方向各連續(xù)5個(gè)循環(huán)。連續(xù)沖擊3次。

6、保護(hù)功能 a)輸出短路保護(hù)

輸出負(fù)載短路時(shí)，UPS應(yīng)立即自動(dòng)關(guān)閉輸出，同時(shí)發(fā)出光告警。b)輸出過載保護(hù)

輸出負(fù)載超過UPS額定負(fù)載時(shí)，應(yīng)發(fā)出光告警；超出過載能力時(shí)，UPS應(yīng)自動(dòng)關(guān)斷輸出。c)電池電量低保護(hù)

當(dāng)UPS在電池逆變工作時(shí)，電池電壓降至保護(hù)點(diǎn)時(shí)發(fā)出光告警，發(fā)出告警后停止供電。d)過溫保護(hù)

UPS機(jī)內(nèi)運(yùn)行溫度過高時(shí)，發(fā)出過溫故障告警信息及光告警，UPS應(yīng)自動(dòng)關(guān)斷輸出。

e)輸出過、欠壓保護(hù)

UPS輸出電壓超過過、欠壓設(shè)定值時(shí)，發(fā)出光告警，UPS應(yīng)自動(dòng)關(guān)斷輸出。

f)自動(dòng)保護(hù)功能

系統(tǒng)應(yīng)具有輸入過欠壓、輸出過欠壓、過流、短路、過溫自動(dòng)保護(hù)功能，以上保護(hù)除輸出過壓外均應(yīng)具有自動(dòng)恢復(fù)功能。g)風(fēng)扇故障告警

風(fēng)扇故障停止工作時(shí)，應(yīng)發(fā)出光告警。

7、電池供電輸出效率：≥85%，市電供電輸出效率：≥98%

8、交直流一體化UPS電源保修期為2年。

機(jī)柜：

a)安裝/維護(hù)方便，提供安裝配件，滿足壁掛安裝要求； b)機(jī)柜必須滿足防水、防塵、防銹、防盜和散熱功能； c)機(jī)柜面板上必須印制有電危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)；

五、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存

1、標(biāo)志：設(shè)備表面適當(dāng)位置應(yīng)裝有產(chǎn)品銘牌；

2、包裝：設(shè)備的包裝應(yīng)符合GB3873－83 的規(guī)定。

3、運(yùn)輸：設(shè)備包裝后能適用汽車、火車等方式運(yùn)輸，并能保證不受損壞。

4、貯存：設(shè)備應(yīng)貯存在無酸堿、硫化合物及其它有害氣體的干燥、通風(fēng)的庫房中，不允許露天存放。

第二篇：磷酸鐵鋰的優(yōu)缺點(diǎn)分析

磷酸鐵鋰具有以下優(yōu)點(diǎn)：

目前最安全的鋰離子電池，在高溫下的穩(wěn)定性可達(dá) 400-500℃，保證了電池內(nèi)在的高安全性；不會(huì)因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。電池壽命超長(zhǎng)，循環(huán)使用次數(shù)高，在室溫下 1C充放電循環(huán)可達(dá)到2000次，容量保持率達(dá)到 95％上，放電壽命是鉛酸電池的5倍，鎳氫電池的 4倍，是鈷酸鋰電池的4倍及錳酸鋰電池的4-5倍左右。

該電池不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認(rèn)證通過），無污染，符合歐洲 RoHS規(guī)定，為絕對(duì)的綠色環(huán)保電池。磷酸鐵鋰材料無論在生產(chǎn)及使用中，均無污染，因此該電池被列入了“十一五”期間的“863”國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃，成為國(guó)家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。

其他優(yōu)勢(shì)：

重量很輕，是鉛酸電池的 1/3，鎳氫電池的 63%；體積小，商品設(shè)計(jì)可輕量化；電池單體電壓高，為 3.2V，串聯(lián)少，電池組可靠性高；平臺(tái)性能：1C充放電，3.3－3.0V平臺(tái)容量達(dá)到93%以上。放電平臺(tái)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)大電流高功率充放電及高倍率放電特性：10C充放電效率達(dá)到 96％以上，容量保持率 90％以上，可實(shí)現(xiàn)10C放電；電池自放電小；無記憶效應(yīng)；電池快速充電特性優(yōu)，2C快充，半小時(shí)充足 95%；工作溫度范圍寬廣（-20℃-+75℃），具備耐高溫特性。磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

第三篇：磷酸鐵鋰正極材料全球主要專利權(quán)人分析

磷酸鐵鋰正極材料全球主要專利權(quán)人分析

目前，越來越多的汽車廠商選擇采用鋰電池作為新能源汽車的動(dòng)力電池，在動(dòng)力鋰電池中，正極材料是其最為關(guān)鍵的原材料，直接決定了電池的安全性能和電池能否大型化。目前動(dòng)力鋰電池普遍使用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰以及磷酸鐵鋰（LiFePO4），其中磷酸鐵鋰最被業(yè)界看好，一方面是因?yàn)殍F原料的價(jià)格大大低于其他稀有金屬；另一方面，磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池壽命的4至5倍，還有高于其他類型鋰電池8至10倍的高放電功率(可瞬間產(chǎn)生大電流)，再加上同樣能量密度下磷酸鐵鋰電池整體重量較其他類型鋰電池要小，并且具有良好的安全性等性能，這些都使磷酸鐵鋰電池被視為最適合用于大扭力電動(dòng)車輛的二次電池。

目前，磷酸鐵鋰材料已成為全球電池行業(yè)研發(fā)熱點(diǎn)，各大公司、高校和科研院所均提交了大量有關(guān)磷酸鐵鋰材料的專利申請(qǐng)，而擁有大量磷酸鐵鋰基礎(chǔ)專利的國(guó)外公司在中國(guó)、乃至全球都進(jìn)行了周密的專利部署，這必將會(huì)對(duì)我國(guó)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生影響。

筆者通過德溫特世界專利創(chuàng)新索引（Derwent Innovation Index，簡(jiǎn)稱DII）、中國(guó)專利檢索系統(tǒng)（CPRS）、世界專利索引（WPI）、歐洲專利局專利文獻(xiàn)（EPODOC）數(shù)據(jù)庫，對(duì)磷酸鐵鋰領(lǐng)域相關(guān)專利申請(qǐng)及其申請(qǐng)人進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域多數(shù)專利申請(qǐng)都集中在少數(shù)幾個(gè)申請(qǐng)人手中（樣本涉及在2010年7月15日之前上述數(shù)據(jù)庫中收錄的專利文獻(xiàn)）。筆者對(duì)該領(lǐng)域7個(gè)主要專利申請(qǐng)人進(jìn)行了重點(diǎn)分析，這7個(gè)申請(qǐng)人在磷酸鐵鋰領(lǐng)域擁有較強(qiáng)的科研實(shí)力，與此同時(shí)，他們也在很多國(guó)家提交了專利申請(qǐng)，搶占了全球大部分的磷酸鐵鋰技術(shù)市場(chǎng)。因此，他們的一舉一動(dòng)都影響著整個(gè)市場(chǎng)的局勢(shì)，也決定著磷酸鐵鋰市場(chǎng)的未來發(fā)展動(dòng)向。

美國(guó)德州大學(xué)

筆者經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)德州大學(xué)有關(guān)磷酸鐵鋰有3個(gè)專利族共22件專利申請(qǐng)，而且沒有同時(shí)進(jìn)入國(guó)家數(shù)目在5個(gè)以上（含5個(gè)）的專利族。此外，美國(guó)德州大學(xué)只在美國(guó)、日本、歐洲和加拿大提交了專利申請(qǐng)，因此，其目前還不會(huì)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)產(chǎn)生影響。

圖1 美國(guó)德州大學(xué)專利申請(qǐng)量國(guó)別/地區(qū)分布圖

圖1為美國(guó)德州大學(xué)在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量及已授權(quán)的專利量統(tǒng)計(jì)圖（該圖以單篇專利申請(qǐng)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。從圖中可以看出，美國(guó)德州大學(xué)在美國(guó)的專利申請(qǐng)最多，有9件專利申請(qǐng)；其次是在日本和歐洲，分別為6件和5件；而在加拿大提交的專利申請(qǐng)量相對(duì)較少，僅有2件。其中，22件專利申請(qǐng)中已經(jīng)有6件在上述國(guó)家獲得了專利授權(quán)。

表1為美國(guó)德州大學(xué)專利申請(qǐng)涉及技術(shù)主題隨年代的分布，從表1可以看出，從1997年至2007年，美國(guó)德州大學(xué)專利申請(qǐng)技術(shù)主題涉及了磷酸鐵鋰材料的鐵位摻雜，只有在2007年的專利申請(qǐng)中才涉及到了碳包覆型的磷酸鐵鋰材料，以及通過微波燒結(jié)法制備磷酸鐵鋰材料的方法。由此可見，美國(guó)德州大學(xué)關(guān)于磷酸鐵鋰材料的專利保護(hù)點(diǎn)比較單一。

此外，美國(guó)德州大學(xué)有一個(gè)專利族的6件專利申請(qǐng)獲得授權(quán)，該專利族的部分同族專利申請(qǐng)以及另2個(gè)專利族均在待審狀態(tài)。美國(guó)德州大學(xué)被授權(quán)的專利族為WO9740541A1，這也是磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利之一，截至目前，該專利申請(qǐng)已經(jīng)在加拿大、歐洲、日本、美國(guó)獲得授權(quán)，該專利族主要要求保護(hù)一種化學(xué)物質(zhì)，其中已授權(quán)的US5910382C1與US6514640C1要求保護(hù)的都是用通式表示的化合物產(chǎn)品，把Fe位摻雜和P位摻雜的多種可行性都包括在內(nèi)，是磷酸鐵鋰領(lǐng)域最為基礎(chǔ)的專利之一，從DII數(shù)據(jù)庫中的記錄可以看出，該專利族的被引用次數(shù)達(dá)到99次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出磷酸鐵鋰領(lǐng)域其他專利族。上述2件專利的權(quán)利穩(wěn)定性較強(qiáng)，在美國(guó)已經(jīng)卷入多次專利糾紛。

美國(guó)威能科技有限公司

美國(guó)威能科技有限公司（下稱威能科技公司）從1997年就開始在歐洲、日本和美國(guó)提交有關(guān)Fe位摻雜或取代磷酸鐵鋰活性材料的專利申請(qǐng)，截至目前，其在磷酸鐵鋰領(lǐng)域已申請(qǐng)了26個(gè)專利族，分散在各個(gè)國(guó)家共131件專利申請(qǐng)。

圖2 美國(guó)威能科技有限公司專利申請(qǐng)量國(guó)別/地區(qū)分布圖

圖2是威能科技公司在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量以及已獲得授權(quán)的專利量（該圖以單篇專利申請(qǐng)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。從圖中可以看出，該公司在美國(guó)的專利申請(qǐng)量最多，達(dá)到了39件，而且其在美國(guó)的授權(quán)率也相當(dāng)高；其次是在歐洲，專利申請(qǐng)量達(dá)到了18件；在韓國(guó)、日本、中國(guó)以及加拿大的專利申請(qǐng)量均超過了10件。此外，威能科技公司在印度也提交了5件專利申請(qǐng)，可見其對(duì)亞洲市場(chǎng)全面兼顧。除了澳大利亞之外，該公司在多個(gè)國(guó)家均獲得了專利授權(quán)。值得一提的是，威能科技公司在中國(guó)提交的有關(guān)磷酸鐵鋰的專利申請(qǐng)共有13件，其中有10件已獲得授權(quán)。

筆者對(duì)威能科技公司專利申請(qǐng)進(jìn)行技術(shù)主題分析發(fā)現(xiàn)，其一直很注重對(duì)磷酸鐵鋰產(chǎn)品在摻雜方面的研究，涉及該方向的專利申請(qǐng)族數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他技術(shù)點(diǎn)。此外，該公司對(duì)于合成方法也有深入研究，分別涉及到了高溫固相法、碳熱還原法、機(jī)械固相合成法、復(fù)合方法等技術(shù)主題。

此外，威能科技公司在磷酸鐵鋰類化合物的制備方法方面也擁有一大批數(shù)目可觀的專利，其主要分布在美國(guó)、中國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、加拿大等國(guó)家和地區(qū)，其主要關(guān)注點(diǎn)圍繞業(yè)界通稱的“碳熱還原法”合成路線。通過對(duì)威能科技公司目前擁有的授權(quán)專利的獨(dú)立權(quán)利要求保護(hù)范圍進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其在磷酸鐵鋰合成方法的研究主要集中在碳熱還原法，少數(shù)涉及前驅(qū)體制備和水熱合成法、機(jī)械固相法、高溫固相法。

加拿大魁北克水電公司

加拿大魁北克水電公司（下稱魁北克水電）是世界第三大水電供應(yīng)公司，早在上世紀(jì)80年代，該公司就開始了針對(duì)鋰電池的研發(fā)工作。2007年，魁北克水電成立了加拿大佛斯泰克公司（2007年后被德國(guó)南方化學(xué)公司收購(gòu)），專業(yè)生產(chǎn)鋰電池材料。在磷酸鐵鋰電池和材料領(lǐng)域，無法繞行的兩大核心技術(shù)專利之一的包敷碳技術(shù)專利，就是魁北克水電和法國(guó)方面合作研究的成果，后將該專利轉(zhuǎn)入Phostech名下。2009年6年，魁北克水電加入了福特PHEV（插入式混合動(dòng)力車）研究計(jì)劃。

圖3 加拿大魁北克水電公司專利申請(qǐng)量國(guó)別/地區(qū)分布圖

目前，魁北克水電關(guān)于磷酸鐵鋰已經(jīng)有13個(gè)專利族共54件專利申請(qǐng)，該公司主要向美國(guó)、加拿大、中國(guó)以及歐洲等國(guó)家和地區(qū)提交了專利申請(qǐng)。圖3為魁北克水電在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量以及其中已授權(quán)的專利量統(tǒng)計(jì)圖（該圖以單篇專利申請(qǐng)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。從圖中可以看出，魁北克水電在加拿大本國(guó)的專利申請(qǐng)量最多，有15件專利申請(qǐng)；其次是在美國(guó)提交了6件專利申請(qǐng)，在歐洲提交了3件專利申請(qǐng)，在中國(guó)和韓國(guó)各提交了1件專利申請(qǐng)。

魁北克水電專利申請(qǐng)技術(shù)點(diǎn)涉及到產(chǎn)品和方法。記者研究發(fā)現(xiàn)，2005年以前，該公司專利申請(qǐng)重點(diǎn)在于磷酸鐵鋰材料摻雜改性；2005年以后，其專利申請(qǐng)量減少，而且重點(diǎn)除了包覆處理之外，還包括與具體磷酸鐵鋰材料本身性質(zhì)無關(guān)的宏觀應(yīng)用層面，如使用磷酸鐵鋰電池的用電器等。

魁北克水電進(jìn)入中國(guó)的專利申請(qǐng)共有3件，均涉及了磷酸鐵鋰的Fe位摻雜和P位摻雜，早期的2件專利申請(qǐng)涉及碳復(fù)合的磷酸鐵鋰材料的組成及其碳熱還原制備方法；2007年提交的專利申請(qǐng)涉及了正極材料混合物的制備方法，從材料本身上升到了電極層面。

美國(guó)A123系統(tǒng)公司

美國(guó)A123系統(tǒng)公司（下稱A123系統(tǒng)公司）于2001年在美國(guó)麻省理工學(xué)院成立，由于該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院素有淵源，合作密切，故筆者將A123系統(tǒng)公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院2個(gè)申請(qǐng)人合并考慮，將美國(guó)麻省理工學(xué)院?jiǎn)为?dú)擁有的2個(gè)專利族也納入A123系統(tǒng)公司旗下一并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

A123系統(tǒng)公司在磷酸鐵鋰領(lǐng)域目前已經(jīng)有14個(gè)專利族共72件專利申請(qǐng)，這些專利申請(qǐng)主要進(jìn)入了美國(guó)、歐洲、韓國(guó)、中國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)。

圖4 美國(guó)A123系統(tǒng)公司專利申請(qǐng)量國(guó)別/地區(qū)分布

圖4為A123系統(tǒng)公司在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量以及其中已授權(quán)的專利量統(tǒng)計(jì)圖（該圖以單篇專利申請(qǐng)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。目前，該公司已經(jīng)獲得授權(quán)的專利申請(qǐng)情況為：中國(guó)2件，美國(guó)4件，印度1件。從圖4可以看出，A123系統(tǒng)公司在美國(guó)本國(guó)的專利申請(qǐng)量最多，有15件專利申請(qǐng)；其次在歐洲和韓國(guó)各有10件專利申請(qǐng)；在中國(guó)和印度各有9件，在日本有8件。

在A123系統(tǒng)公司涉及磷酸鐵鋰的專利申請(qǐng)中，僅有美國(guó)麻省理工學(xué)院獨(dú)立擁有的一個(gè)專利族涉及了包覆結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰材料的制備方法，其余的主要集中在磷酸鐵鋰的產(chǎn)品方面，如用特定參數(shù)限定的磷酸鐵鋰產(chǎn)品，通過摻雜、包覆等手段對(duì)磷酸鐵鋰的改進(jìn)，以及與其他材料混合使用的磷酸鐵鋰等，另外該公司對(duì)磷酸鐵鋰電池的充放電檢測(cè)控制方法以及磷酸鐵鋰電池的使用等方面的專利申請(qǐng)比其他公司要多。

筆者還發(fā)現(xiàn)，A123系統(tǒng)公司在中國(guó)有9件專利申請(qǐng)涉及磷酸鐵鋰，均是以《專利合作條約》（PCT）途徑進(jìn)入中國(guó)的，均涉及了磷酸鐵鋰的Fe位摻雜，有5件專利申請(qǐng)還涉及了Li位摻雜和P位摻雜。另外，A123系統(tǒng)公司的專利申請(qǐng)還涉及材料在應(yīng)用于電池中時(shí)的參數(shù)，如充放電過程中相的變化、阻抗的變化、比表面積等。該類專利申請(qǐng)保護(hù)范圍較廣，但由于特定參數(shù)特征的存在，容易獲得授權(quán)；而其他企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中要規(guī)避該類專利難度較大。

此外，A123系統(tǒng)公司共有3個(gè)專利族獲得授權(quán)，其中包括美國(guó)麻省理工學(xué)院獨(dú)立擁有的一個(gè)專利族，共涉及7件專利申請(qǐng)，在美國(guó)、中國(guó)和印度已獲得授權(quán)。

加拿大佛斯泰克公司/德國(guó)南方化學(xué)公司

加拿大佛斯泰克公司（下稱Phostech公司）于2001年在加拿大魁北克省成立，是德國(guó)南方化學(xué)公司（下稱南方化學(xué)公司）的全資子公司。Phostech公司擁有加拿大魁北克省水力公司和蒙特利爾大學(xué)關(guān)于磷酸鐵鋰材料在電池中的應(yīng)用的專利的獨(dú)家使用權(quán)。Phostech公司/南方化學(xué)公司（這里將Phostech公司與南方化學(xué)公司放在一起討論）共有9個(gè)專利族共55件專利申請(qǐng)涉及磷酸鐵鋰。

圖5 Phostech/南方化學(xué)公司專利申請(qǐng)量國(guó)別/地區(qū)分布

圖5為Phostech公司/南方化學(xué)公司在全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量以及其中已授權(quán)的專利量統(tǒng)計(jì)圖（該圖以單篇專利申請(qǐng)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。從圖5可以看出，Phostech公司/南方化學(xué)公司在歐洲的專利申請(qǐng)量最多。

圖6 Phostech/南方化學(xué)公司專利申請(qǐng)技術(shù)主題申請(qǐng)量分布圖

如圖6所示，Phostech公司/南方化學(xué)公司涉及磷酸鐵鋰的專利申請(qǐng)的技術(shù)點(diǎn)分布比較廣泛。在2003年的專利申請(qǐng)中，Phostech公司/南方化學(xué)公司在磷酸鐵鋰材料的制備方法上涉及水熱合成法和高溫固相法，產(chǎn)品方面涉及鐵位摻雜的磷酸鐵鋰材料和碳包覆型的磷酸鐵鋰材料；2005年的專利申請(qǐng)又進(jìn)一步涉及了對(duì)用參數(shù)限定磷酸鐵鋰材料以及磷酸鐵鋰的制備方法液相共沉淀法的保護(hù)；2006年和2007年的專利申請(qǐng)又進(jìn)一步增加了對(duì)磷位摻雜的磷酸鐵鋰材料的保護(hù)。

Phostech公司/南方化學(xué)公司在中國(guó)有8件專利申請(qǐng)涉及磷酸鐵鋰，其在磷酸鐵鋰材料的產(chǎn)品方面要求保護(hù)具有特定參數(shù)限定的磷酸鐵鋰材料（如限定了平均粒徑，或者XRD的選擇峰強(qiáng)度，或者平棱柱形狀等）、碳包覆型的磷酸鐵鋰材料、Fe位摻雜的磷酸鐵鋰、P位摻雜的磷酸鐵鋰。而在制備方法方面，其要求保護(hù)水熱合成法、高溫固相法以及液相共沉淀法?？梢奝hostech公司/南方化學(xué)公司對(duì)磷酸鐵鋰材料的涉及面非常廣泛，無論是針對(duì)產(chǎn)品還是方法，都進(jìn)行了周密的專利布局。

日本電信電話株式會(huì)社

日本電信電話株式會(huì)社（下稱NTT公司）是日本最大的電信服務(wù)公司，是目前日本通訊產(chǎn)業(yè)最重要的旗艦企業(yè)，該公司有4個(gè)專利族共4件專利申請(qǐng)涉及磷酸鐵鋰。

NTT公司的4件專利申請(qǐng)均是在日本提交的，其中2件專利申請(qǐng)已經(jīng)在日本得到了授權(quán)，其專利公告號(hào)為JP4153288B2和JP3504195B2。由于NTT公司有關(guān)磷酸鐵鋰的專利僅在日本提交了申請(qǐng)，因此不會(huì)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)，以及除日本之外的其他國(guó)家和地區(qū)產(chǎn)生影響。

NTT公司的專利申請(qǐng)技術(shù)主題僅涉及了磷酸鐵鋰材料的鐵位摻雜和磷位摻雜。表2為NTT公司專利申請(qǐng)涉及的技術(shù)主題隨年份的分布。從表2可以看出，1999年，NTT公司提交的2件專利申請(qǐng)均僅涉及到了鐵位摻雜（1BB）的磷酸鐵鋰材料，而2002年的專利申請(qǐng)涉及到了磷位摻雜（1BC）的磷酸鐵鋰材料，2004年的專利申請(qǐng)仍然是關(guān)于鐵位摻雜的磷酸鐵鋰材料?？梢姡琋TT公司關(guān)于磷酸鐵鋰材料的保護(hù)點(diǎn)還比較單一。

臺(tái)灣立凱電能科技有限公司

臺(tái)灣立凱電能科技有限公司（下稱立凱電能公司）成立于2005年，具有磷酸鐵鋰動(dòng)力電池正極材料的制造能力，在磷酸鐵鋰領(lǐng)域目前已經(jīng)有6個(gè)專利族共43件專利申請(qǐng)。

圖7 臺(tái)灣立凱電能科技有限公司專利申請(qǐng)技術(shù)主題申請(qǐng)量分布圖

圖7為立凱電能公司專利申請(qǐng)涉及的技術(shù)主題隨年代的分布（該圖以專利族為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)）。由圖11可見，立凱電能公司專利申請(qǐng)技術(shù)點(diǎn)分布比較廣泛，在2005年的專利申請(qǐng)中，立凱電能公司對(duì)磷酸鐵鋰材料的制備方法、碳熱還原法和液相共沉淀法進(jìn)行了保護(hù)；2006年，立凱電能公司的專利申請(qǐng)涉及到了特定參數(shù)限定的磷酸鐵鋰材料，以及碳包覆型的磷酸鐵鋰材料；在2007年的專利申請(qǐng)中涉及到了碳包覆型的磷酸鐵鋰材料以及與氧化物復(fù)合型的磷酸鐵鋰材料，在制備方法上則涉及噴霧干燥法與高溫固相法的結(jié)合。

立凱電能公司專利申請(qǐng)的6個(gè)專利族中，同時(shí)進(jìn)入5個(gè)以上（含5個(gè)）國(guó)家的專利族共有4個(gè)，進(jìn)入的國(guó)家和地區(qū)主要包括美國(guó)、加拿大、歐洲、日本、韓國(guó)等。

分析立凱電能公司在國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)可以看出，其在磷酸鐵鋰材料的產(chǎn)品著眼點(diǎn)在于保護(hù)具有橄欖石結(jié)構(gòu)或鈉硅康（NASICON）結(jié)構(gòu)，并且限定一次粒子和二次粒子的粒徑；或者明確表示要求保護(hù)磷酸鐵鋰材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合型材料；在制備方法方面，則涉及到了噴霧干燥法以及高溫固相法。

立凱電能公司授權(quán)專利的產(chǎn)品關(guān)注點(diǎn)在于活性物質(zhì)的粒徑和聚集狀態(tài)，方法類則為碳熱還原反應(yīng)。

總結(jié)及建議

從技術(shù)角度來看，磷酸鐵鋰電池兩個(gè)最為核心的技術(shù)即為鐵位摻雜的磷酸鐵鋰材料和碳包覆的磷酸鐵鋰材料。鐵位摻雜和碳包覆這兩項(xiàng)技術(shù)極大地改進(jìn)了磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率，為磷酸鐵鋰材料的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。而與此相關(guān)的最為核心的2個(gè)專利族均未進(jìn)入中國(guó)，因此這2個(gè)專利族不會(huì)對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售產(chǎn)生影響。但是，這并不意味著中國(guó)國(guó)內(nèi)技術(shù)市場(chǎng)沒有被搶占。通過上述分析可以看出，對(duì)于磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域2項(xiàng)核心技術(shù)，國(guó)外公司在中國(guó)早已提交了專利申請(qǐng)，專利權(quán)人為美國(guó)威能科技有限公司和加拿大魁北克水電公司。

現(xiàn)如今，有關(guān)磷酸鐵鋰電池的專利糾紛已經(jīng)在幾大巨頭之間上演，一場(chǎng)持續(xù)的跨國(guó)磷酸鐵鋰電池專利糾紛將愈演愈烈。參與這幾場(chǎng)糾紛的幾個(gè)專利權(quán)人以及業(yè)內(nèi)其他幾家舉足輕重的大公司手中握有大量磷酸鐵鋰的核心技術(shù)專利，基本上封鎖了磷酸鐵鋰領(lǐng)域的主要發(fā)展方向；而且，他們?nèi)匀辉诶^續(xù)著有關(guān)磷酸鐵鋰的專利布局，在美國(guó)、歐洲以及亞洲市場(chǎng)的商業(yè)推進(jìn)步伐從未停止。短期來看，中國(guó)企業(yè)在中國(guó)國(guó)內(nèi)研發(fā)、生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的風(fēng)險(xiǎn)不是很大，但未來必將面臨嚴(yán)峻的專利考驗(yàn)。

第四篇：先進(jìn)鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的研究進(jìn)展

先進(jìn)鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究進(jìn)展

2010年01月26日 作者：陳東 關(guān)勇輝 陳苗 戴揚(yáng) 劉輝 來源：《中國(guó)電源博覽》第104期 編輯：李遠(yuǎn)芳

摘要：鋰離子電池大型化應(yīng)用的主要障礙包括成本、壽命和安全問題。磷酸亞鐵鋰正極材料是解決這些問題的關(guān)鍵材料之一，但該材料極低的本征電導(dǎo)率增加了其應(yīng)用的困難。本文從顆粒納米化、表面包覆碳，本體摻雜等方面綜述了提高磷酸亞鐵鋰材料電子和離子導(dǎo)電能力的的改性研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池；正極材料；磷酸亞鐵鋰

引言

鋰離子電池是一種高效致密的儲(chǔ)能器件。鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是追求更高的質(zhì)量與體積比能量、更高的比功率、更長(zhǎng)的循環(huán)與服役壽命、更低的使用成本，同時(shí)更加強(qiáng)調(diào)器件的環(huán)境適應(yīng)性和安全性，其應(yīng)用領(lǐng)域已從手機(jī)、筆記本拓展到電動(dòng)工具、輕型電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、電信備電、空間航天等領(lǐng)域。鋰離子電池的安全問題一直是產(chǎn)業(yè)界和科研界關(guān)注的焦點(diǎn)。解決方法主要包括：設(shè)計(jì)安全的電芯物理結(jié)構(gòu)、采用熱穩(wěn)定性更高的電極材料、采用有機(jī)或無機(jī)電解液添加劑、隔膜采用三層復(fù)合或有機(jī)/無機(jī)（陶瓷）復(fù)合結(jié)構(gòu)、變革傳統(tǒng)氧化還原反應(yīng)電極材料為有機(jī)自由基反應(yīng)材料等。

從安全問題發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理看，選擇電化學(xué)和熱穩(wěn)定的鋰離子電池電極材料是預(yù)防電芯濫用導(dǎo)致安全問題的最基礎(chǔ)也是最重要的手段。高容量的正極材料LiNi0.5Mn0.5O2和以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2為基準(zhǔn)的鎳鈷錳三元層狀材料（3M專利）在安全性上較LiCoO2有了較大提高，但這些氧化物的熱穩(wěn)定性還不能令人滿意。以LiFePO4為代表的聚陰離子結(jié)構(gòu)磷酸鹽材料由于其突出的內(nèi)稟安全、超長(zhǎng)循環(huán)壽命、寬電化學(xué)窗口、低成本等特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。磷酸鹽材料還包括高電位的單電子氧化還原嵌入化合物如LiMnPO4LiCoPO4[11, 12]

[5-7]

[4]

[8-10]

[3]

[2]

[1]、LiVPO4F、、LiNiPO4[13][11]

和具有高電化學(xué)容量特點(diǎn)的多電子氧化還原嵌入化合物如

[14, 15]Li2NaV2(PO4)3和Li3V2(PO4)3。本文主要介紹最成熟的磷酸鹽-磷酸亞鐵鋰材料的最新研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。磷酸亞鐵鋰的本征結(jié)構(gòu)、物理特性與應(yīng)用壁壘

LiFePO4是一種橄欖石結(jié)構(gòu)的聚陰離子磷酸鹽，P-O鍵非常強(qiáng)，材料熱力學(xué)穩(wěn)定，使用安全可靠，是當(dāng)前最受關(guān)注的鋰離子電池正極材料之一。該材料電化學(xué)完全脫嵌鋰時(shí)，晶格a，b軸方向分別收縮5%和3.6%，c軸方向伸長(zhǎng)2%，晶格體積畸變較小，約6.6%，晶格形變小，材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命極長(zhǎng)。LiFePO4還具有無毒、對(duì)環(huán)境友好、原料豐富、比容量（理論容量為169 mAh/g）與庫侖效率高、充放電平臺(tái)平穩(wěn)(3.45V vs.Li/Li)、比能量和

+

比功率高等優(yōu)點(diǎn)，因此該材料非常適合于對(duì)安全性、循環(huán)壽命、功率特性、使用成本等極為敏感的大型電池應(yīng)用領(lǐng)域。

LiFePO4 的充放電過程可大致表述為：LiFePO4?FePO4+Li+e。在室溫下LiFePO4的脫嵌鋰行為實(shí)際是一個(gè)形成FePO4和LiFePO4的兩相界面的兩相反應(yīng)過程。NewmanDodd[18]

[4]

[16]

+、Yamada

[17]、等分別系統(tǒng)地研究了LixFePO4充放電過程中的相變過程（見圖1）。

圖1 磷酸亞鐵鋰充放電過程的相變

LixFePO4是一種典型的電子離子混合導(dǎo)體，禁帶寬度為0.3 eV，室溫電子電導(dǎo)率相當(dāng)?shù)?，約10-9S/cm；LixFePO4室溫離子導(dǎo)電率也相當(dāng)?shù)?~10-5S/cm)，橄欖石的特征結(jié)構(gòu)使得鋰離子的體擴(kuò)散通道少（僅能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)一維擴(kuò)散），在LixFePO4脫嵌鋰的兩相反應(yīng)中，LiFePO4和FePO4中的理論鋰離子擴(kuò)散系數(shù)約為10cm/s和10 cm/s-162[20]

2-7

2[19]，而實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)鋰離子在-1

42LiFePO4和FePO4中的“有效”擴(kuò)散系數(shù)可能比理論值低7個(gè)數(shù)量級(jí)，分別為1.8×10 cm/s和2×10 cm/s。因此要使LiFePO4用作鋰離子電池正極材料必須同時(shí)提高其電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)，改善其電化學(xué)界面特性。

磷酸鹽亞鐵鋰材料改性方法

提高磷酸亞鐵鋰材料電導(dǎo)率的主要方法包括：顆粒納米化；表面包覆導(dǎo)電層，如納米碳層；對(duì)磷酸亞鐵鋰進(jìn)行體摻雜；合成過程中在磷酸亞鐵鋰材料表面生成良好電子電導(dǎo)的Fe2P、Fe3P和Fe15P3C2相；改善磷酸亞鐵鋰材料的表面形貌，如Valence Technology公司提出采用CTR（Carbothermal Reduction）方法

[21]

將導(dǎo)電碳分散在磷酸鹽顆粒間。顆粒納米化是提高鋰離子電池材料電導(dǎo)率最常用方法之一。通過降低磷酸亞鐵鋰的顆粒尺寸，縮短鋰離子的有效擴(kuò)散行程，能有效提高材料的離子電導(dǎo)率。顆粒納米化會(huì)降低材料的電子電導(dǎo)率，因此材料合成時(shí)通常也引入金屬離子摻雜和導(dǎo)電材料包覆，另一方面，碳包覆尤其是原位碳包覆又能有效調(diào)控磷酸亞鐵鋰材料的納米顆粒尺度。在磷酸亞鐵鋰材料的實(shí)際合成時(shí)，經(jīng)常是幾種方法同時(shí)采用，幾種機(jī)理作用共存。

摻雜改性是提升電學(xué)功能材料的電子和或離子電學(xué)輸運(yùn)特性、提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最常用手段。常用來對(duì)磷酸亞鐵鋰進(jìn)行體相摻雜的金屬離子包括Mg、Ni、Co、Al、Ti、Zr、Nb、W等4+5+6+[21-24]

2+

2+

2+

3+

4+

[22]。Chunsheng Wang等研究發(fā)現(xiàn)（見表1），摻Mg能顯著提高磷酸鹽亞鐵鋰的電子電導(dǎo)，并小幅提高離子電導(dǎo)，綜合效果是電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)處于同一數(shù)量級(jí)；摻Ni后電子電導(dǎo)率的提高率更為顯著，但離子導(dǎo)電率幾乎不變；在25℃下，LiFe0.95Mg0.05PO4倍率特性明顯優(yōu)于LiFe0.95Ni0.05PO4。2002年MIT材料系Y.M.Chiang研究組報(bào)道的結(jié)果引人注目[24]

5+，該研究發(fā)現(xiàn)磷酸亞鐵鋰材料摻雜Nb等金屬離子進(jìn)入Li 4a位置后生成空穴載流

2-3-5子，材料的電導(dǎo)率提高到了3×10~4×10 S/cm，甚至超過氧化物正極材料LiCoO2(~10S/cm)和LiMn2O4(~10 S/cm)的電導(dǎo)率。

表1 LiFe0.95Mg0.05PO4、LiFe0.95Ni0.05PO4和LiFePO4電子和離子電導(dǎo)率

[24]

但是Y.M.Chiang的結(jié)論存在很大爭(zhēng)議，主要是：摻雜能大幅提高材料的電子電導(dǎo)率，而實(shí)際上此時(shí)材料電導(dǎo)率的限制步驟可能是鋰離子的擴(kuò)散能力或離子電導(dǎo)率，納米化降低鋰離子的擴(kuò)散難度可能才適合于解釋文中現(xiàn)象；如此大幅度提高材料電子電導(dǎo)率的本因可能并不是摻雜形成“Li1-xNbxFePO4”，而是有其他導(dǎo)電能力更好的物質(zhì)生成所致。Nazar等

[25]

認(rèn)為，磷酸亞鐵鋰材料體電導(dǎo)率的顯著提高并不是由摻雜引起，而是因?yàn)楹铣蛇^程中特別是高溫下容易在磷酸鹽表面生成如Fe2P等納米金屬磷化物導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)所致，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高磷酸鹽晶界電導(dǎo)。Prosini等[26]

發(fā)現(xiàn)未摻雜的納米或亞微米級(jí)（100～150nm）磷酸亞鐵鋰材料在3C

[27]以下倍率放電時(shí)同樣具有良好的倍率特性。Masquelie等發(fā)現(xiàn)即使不摻雜、不包覆碳，粒

[28]徑在140 nm左右的磷酸亞鐵鋰在5C放電倍率下具有147mAh/g的高比容量；他們還認(rèn)為

根本無法將Nb摻雜進(jìn)入磷酸亞鐵鋰生成所謂的“Li1-xNbxFePO4”，提高磷酸亞鐵鋰材料電子電導(dǎo)率、改善其電化學(xué)性能的主因在于NbOPO4和/或(Nb, Fe, C, O, P)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的生成。實(shí)際上，早在2001年，Yamada等

[29]

就已經(jīng)提出降低材料的粒度是克服磷酸亞鐵鋰中鋰離子擴(kuò)散受限問題的有效方法。Y.M.Chiang等在近年也開始集中于磷酸亞鐵鋰的納米顆粒效應(yīng)的研究（美國(guó)應(yīng)用專利：US2007/0031732A1 和US2007/0190418A1）。

碳包覆也是提高磷酸亞鐵鋰材料性能的最常用改性手段，碳包覆不僅可以提高磷酸亞鐵鋰材料的電子電導(dǎo)率，還可以有效控制磷酸亞鐵鋰粒子的晶粒長(zhǎng)大，是獲取納米顆粒、提高鋰離子擴(kuò)散能力的有效手段。加拿大蒙特利爾大學(xué)、Hydro-Quebec研究院、和德州大學(xué)Goodenough小組對(duì)有機(jī)物碳源碳包覆方法進(jìn)行了一系列卓有成效的研究，其影響也最大。1999年，Ravet和Goodenough等

[30]

最先提出了有機(jī)物（蔗糖）作為碳源對(duì)磷酸亞鐵鋰材料

[4]進(jìn)行原位碳包覆改性，發(fā)現(xiàn)在高溫下含1%碳的磷酸亞鐵鋰材料在1C倍率下的放電容量高達(dá)160 mAh/g，已接近理論容量，這較Padhi和Goodenough在1997年報(bào)道的結(jié)果有了質(zhì)的飛躍，自此碳包覆改性研究成為磷酸亞鐵鋰最重要的改性方法之一。2001年，Nazar等

[31]

結(jié)合碳包覆和納米粒子的概念，第一個(gè)真正意義上顯示了碳包覆的納米或亞微米尺度的磷酸亞鐵鋰具有極優(yōu)的倍率特性（5C倍率下，容量高達(dá)120mAh/g），結(jié)果表明，采用碳包覆可以同時(shí)提高磷酸亞鐵鋰的電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)。但Nazar等未對(duì)碳的含量以及磷酸亞鐵鋰的粒度進(jìn)行優(yōu)化，也未考慮材料的體積比能量問題（文中碳含量高達(dá)15%，將極大降低材料的振實(shí)密度）。Dahn等[32]隨后嘗試了多種碳包覆的方法期許降低LiFePO4/C復(fù)合電極中碳的含量來全面提高材料的質(zhì)量比能量、體積比能量和振實(shí)密度，他們指出對(duì)磷酸亞鐵進(jìn)行碳包覆改性時(shí)，必須綜合考慮合成與制備方法對(duì)材料容量、倍率能力以及振實(shí)密度的影響。2003年，Valence的Baker等[21]報(bào)道了采用“碳熱還原”（CTR-Carbothermal Reduction）方法制備碳包覆（采用碳改性的提法可能更為恰當(dāng)）的磷酸亞鐵鋰材料，該方法采用磷酸二氫鋰、氧化鐵等為主要原材料，碳為還原劑和碳源，使用碳熱還原法合成的材料其放電容量可達(dá)156 mAh/g；該合成方法的一個(gè)顯著特點(diǎn)是材料合成中摻入金屬離子，同時(shí)碳能分散在微小的一次顆粒間，同時(shí)彌散在二次顆粒間，材料導(dǎo)電能力非常好。結(jié)合Valence公司提供的產(chǎn)品信息看，CTR不僅是正如文中所提是最可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方法，似乎也是一種綜合優(yōu)化材料容量、倍率能力以及振實(shí)密度的理想方法。

碳包覆作為有效提高磷酸亞鐵鋰性能的方法現(xiàn)已越來越受到重視。研究者開始系統(tǒng)研究不同碳源、包覆碳層的組成、包覆碳層厚度等對(duì)磷酸亞鐵鋰電化學(xué)性能的影響。浙江大學(xué)趙新兵等[33, 34]采用聚丙烯替代無機(jī)碳粉作為碳源，分別以FePO4和Fe2O3 為鐵源經(jīng)一步固相反應(yīng)法

3+合成LiFePO4/C復(fù)合材料；研究結(jié)果表明，聚丙烯高溫分解產(chǎn)生的碳有效地抑制了LiFePO4晶粒的聚集長(zhǎng)大，不同F(xiàn)e鐵源得到的產(chǎn)物粉體均略呈球形，形貌相差很小，顆粒尺寸在300～600nm之間，二者首次放電容量相差也不大，均為160 mAh/g（0.1C）左右。趙將這種方法的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)為[34]：高分子聚合物的分解產(chǎn)物（原子態(tài)H和C）具有高于固態(tài)碳材料的還原能力，從而可降低合成溫度、縮短反應(yīng)時(shí)間；高分子聚合物分解的碳在反應(yīng)系統(tǒng)中呈原子

級(jí)分散狀態(tài)，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)合成產(chǎn)物的均勻包覆，并在顆粒之間形成相互連通的導(dǎo)電碳膜；固相合成中原位包覆的碳膜降低了磷酸鐵鋰顆粒的長(zhǎng)大速度，從而有助于對(duì)正極材料顆粒尺寸的有效控制。Doeff等

[35, 36]

研究了不同碳源與原位包覆的表面碳層的結(jié)構(gòu)對(duì)LiFePO4電化學(xué)性能的影響，他們認(rèn)為碳纖維和碳納米管能顯著增強(qiáng)磷酸亞鐵鋰的性能；LiFePO4/C復(fù)合材料性能還取決于碳的結(jié)構(gòu)而非含量，其電化學(xué)性能強(qiáng)烈依賴于表面碳層中無序碳與石墨化碳組分的比例，石墨化碳比例高的材料倍率性能更好；而且由于石墨化碳中sp雜化的碳電導(dǎo)率大于sp雜化和無序碳的電導(dǎo)率，因此LiFePO4 的電化學(xué)性能與包覆層的碳中sp/sp比例呈正相關(guān)，圖2為L(zhǎng)iFePO4/C復(fù)合材料中碳結(jié)構(gòu)與材料電導(dǎo)率的關(guān)系。Dominko等

323[37]

2采用溶膠-凝膠法制備了不同碳層厚度的多孔、結(jié)晶良好的LiFePO4/C復(fù)合材料，研究了碳含量和碳包覆層厚度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)包覆碳層的厚度隨著含碳量的增加而增加（從1nm增加到了10nm）；含碳量3.2%時(shí)（包覆碳層厚度約1nm），在1C倍率下的放電其比容量約為140mAh/g。

圖2 LiFePO4/C復(fù)合材料中碳結(jié)構(gòu)與材料電導(dǎo)率的關(guān)系 重要合成路徑與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

磷酸亞鐵鋰材料的合成方法主要分為固相法和液相化學(xué)法，在實(shí)際產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中通常引入球磨、噴霧或冷凍干燥

[38]

及造粒、機(jī)械或氣流粉碎及分級(jí)等手段提高制程能力。

磷酸亞鐵鋰的合成路徑可根據(jù)所用的鐵源不同，分為以亞鐵鹽為鐵源的“亞鐵鹽化合法”和“三價(jià)鐵源化合物法”。鐵源采用亞鐵鹽的固相燒結(jié)方法其典型原料包括Li2CO3、草酸亞鐵和NH4H2PO4或(NH4)2HPO4，原料均勻混合后在惰性氣體保護(hù)下燒結(jié)；三價(jià)鐵源的固相法以Valence和Sony的方法為代表，鐵源為氧化鐵或磷酸鐵；上海交通大學(xué)馬紫峰等

[39]

[4]

也提出了類似Sony的以磷酸鐵為三價(jià)鐵源的高能球磨法。固相法工藝的特點(diǎn)是工藝過程直觀，材料的質(zhì)量比容量和體積比容量均較高，生產(chǎn)過程可實(shí)現(xiàn)超低的排放。但是固相法的精確化學(xué)計(jì)量不易控制，對(duì)原料、工藝路線的選擇相當(dāng)重要，對(duì)過程控制的要求也非常高。Valence公司是成功采用固相法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的典型代表，該公司圍繞“CTR”方法申請(qǐng)了大量的磷酸鹽材料專利。

液相化學(xué)方法一般采用“亞鐵鹽化合法”，是合成碳包覆摻雜磷酸亞鐵鋰亞微米和納米顆粒的有效方法，常見的液相化學(xué)合成方法主要有水熱法[37, 44]

[12, 40-42]、溶劑熱

[43]、凝膠-溶膠法、共沉淀法[45]等。以水熱合成法為例，一般采用LiOH?H2O，H3PO4和水溶性亞鐵鹽（如FeSO4）為前驅(qū)體，在較低溫度下通過水熱反應(yīng)若干小時(shí)內(nèi)直接合成LiFePO4。液相法的優(yōu)點(diǎn)是合成溫度低（低能耗）、反應(yīng)條件靈活可控、產(chǎn)物的成份結(jié)構(gòu)均勻（少量合成）、能合成納米級(jí)顆粒，缺點(diǎn)是大規(guī)?；a(chǎn)時(shí)對(duì)設(shè)備要求很高、不容易控制亞鐵離子的氧化、不易真正意義上實(shí)現(xiàn)名義的化學(xué)計(jì)量、材料的性能和批次穩(wěn)定性不易控制、而且易產(chǎn)生有污染的廢氣和廢水。對(duì)于凝膠-溶膠法，還存在合成時(shí)間太長(zhǎng)而使生產(chǎn)率嚴(yán)重降低的問題。液相法合成方法還有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是合成的材料振實(shí)密度較低，材料體積比容量偏低，電芯制程時(shí)，材料的加工非常困難（混合和涂布）。Hydro-Quebec公司是液相化學(xué)法的典型代表，磷酸鐵鋰材料一次粒子的粒徑在50～250nm之間，室溫1C倍率的放電容量高于140mAh/g，60℃下0.25C/1C充放電400次，容量保持率為98.2%

[46]。

迄今，公開宣稱已批量制造基于磷酸亞鐵鋰正極材料的鋰離子電池的公司僅有美國(guó)兩家公司Valence Technology

[47]

和A123systems

[48]

。前者宣稱是全球率先商業(yè)化磷酸亞鐵鋰電池的企業(yè)；后者宣稱其納米磷酸鹽電池具有超高的功率特性，目前該公司已接收到紅杉資本、通用電氣、摩托羅拉、高通等公司1.5億美金的投資，產(chǎn)品包括專業(yè)電動(dòng)工具電池組、HEV（Hybrid Electric Vehicle）電池組、PHEV（Plug-in）電池組和BEV（Battery EV）電池組。在日本，NTT、三井也在積極開發(fā)磷酸亞鐵鋰材料發(fā)該材料的行列，部分廠家已取得了階段性進(jìn)展結(jié)論

內(nèi)稟安全、無毒、環(huán)境友好、原料豐富、高性能的鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰材料是實(shí)現(xiàn)鋰離子電池從移動(dòng)電話、筆記本電腦等小型應(yīng)用跨越到專業(yè)電動(dòng)工具、備用電源、輕型電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、電力儲(chǔ)能以及航空航天等大型應(yīng)用的關(guān)鍵材料。為了克服該材料低的電導(dǎo)率帶來的應(yīng)用障礙，研究人員對(duì)該材料進(jìn)行了包括顆粒納米化、表面包覆碳及體摻雜

[50-52]

[49]

。大陸和臺(tái)灣也有部分廠商加入開。

等大量改性研究，并嘗試了各種有效合成方法來調(diào)控該材料的性能。美國(guó)公司的成功產(chǎn)業(yè)化將迅速帶動(dòng)國(guó)內(nèi)磷酸亞鐵鋰材料及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙新兵, 謝健.新型鋰離子電池正極材料LiFePO4 的研究進(jìn)展[J]，機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2007, 43(1): 69-76.[2] 張淑萍, 倪江鋒, 周恒輝, 張占軍.溶劑熱法控制合成規(guī)則的LiFePO4顆粒[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 23(6): 830-834.

第五篇：新能源車主要?jiǎng)恿﹄姵?是磷酸鐵鋰動(dòng)力電池嗎？

新能源車主要?jiǎng)恿﹄姵兀橇姿徼F鋰動(dòng)力電池嗎？

在新能源汽車火爆的今天，作為動(dòng)力汽車鋰電池四大正極材料之一的磷酸鐵鋰，成了炙手可熱的概念。

今年年初以來，有關(guān)磷酸鐵鋰電池技術(shù)專利爭(zhēng)奪戰(zhàn)升級(jí)的報(bào)道不斷見諸報(bào)端。來自歐美的幾大跨國(guó)公司稱其擁有磷酸鐵鋰電池核心技術(shù)專利，大打?qū)＠畱?zhàn)。不僅如此，近期更有媒體報(bào)道，來自加拿大的Phostech公司與中國(guó)的電池生產(chǎn)企業(yè)談判，并提出“入門費(fèi)”1000萬美元、每生產(chǎn)1噸磷酸鐵鋰交2500美元的苛刻要求。

專利之戰(zhàn)似乎又給這項(xiàng)技術(shù)增加了更為神秘的光環(huán)。然而，似乎社會(huì)對(duì)磷酸鐵鋰過早地寄予了厚望，有關(guān)專家指出，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池不是電動(dòng)汽車動(dòng)力的有效解決方案。

“不要把磷酸鐵鋰在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池中的作用夸大了?！眹?guó)家科技部973計(jì)劃電動(dòng)汽車儲(chǔ)能項(xiàng)目首席科學(xué)家、上海交通大學(xué)馬紫峰教授說，“學(xué)術(shù)界的觀點(diǎn)認(rèn)為，磷酸鐵鋰不可能是未來新能源汽車主要的動(dòng)力電池。目前鋰離子電池正極材料主要有四種，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰以及三元材料。從單電池電壓來看，磷酸鐵鋰比鈷酸鋰等材料低很多，磷酸鐵鋰電池的能量密度偏低，電池系統(tǒng)體積很大，大規(guī)模運(yùn)用未必合適，還需要做更多技術(shù)論證。我們很多企業(yè)一窩蜂爭(zhēng)上磷酸鐵鋰項(xiàng)目，容易被外國(guó)企業(yè)鉆空子。”

切忌盲目上馬

近幾年，新能源汽車市場(chǎng)正在蓬勃地發(fā)展起來。數(shù)據(jù)顯示，到2012年，中國(guó)將形成50萬輛新能源汽車產(chǎn)能，以單車使用2萬元電池（綜合考慮混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車）的平均水平測(cè)算，國(guó)內(nèi)汽車動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到100億元，相當(dāng)于目前鋰電池市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)1倍。到2020年，新能源汽車帶動(dòng)的全球車用動(dòng)力電池市場(chǎng)需求將超過2000億元。不可否認(rèn)的是，中國(guó)車用動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的黃金時(shí)機(jī)。

相對(duì)的，在炙手可熱的新能源汽車市場(chǎng)背后，相應(yīng)的電池技術(shù)也被日益提上日程。目前，我國(guó)新能源汽車研發(fā)布局呈現(xiàn)出純電動(dòng)車、燃料電池車和混合動(dòng)力車并駕齊驅(qū)的局面。純電動(dòng)汽車目前市場(chǎng)上主要使用的電池有鎳氫電池、鉛酸電池以及鋰電池。應(yīng)該說各種技術(shù)都還不純熟，存在一些缺陷，很多實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)也還在對(duì)此不斷改進(jìn)。

目前從整體上來看，鋰電池還存在一個(gè)安全性的問題。不管是錳酸鋰還是磷酸亞鐵鋰，從循環(huán)壽命、可靠性、安全性、充放電性能來講還存在各種缺陷?！皣?guó)內(nèi)最近一兩年上電池項(xiàng)目的企業(yè)非常多，可真正突破的沒有。鋰電池里的五部分：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、外包裝，每一項(xiàng)都是很重要的，都是有核心技術(shù)的。研究其中一樣已經(jīng)了不得了?！背Ｊ焓泻媳姯h(huán)保能源技術(shù)研究所所長(zhǎng)沙永康說。

由此，對(duì)磷酸鐵鋰的狂熱部分地反映了現(xiàn)在大多數(shù)中國(guó)企業(yè)的心態(tài)。在一項(xiàng)技術(shù)尚未成熟的前提下，不把更多的精力和金錢花在技術(shù)研究上，而是選擇迅速上馬，這實(shí)在是浪費(fèi)資源。

此外，目前國(guó)內(nèi)鋰電池的品質(zhì)與國(guó)外還有很大的差距，主要是生產(chǎn)方式不同決定的。浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與材料學(xué)院教授王連邦說：“中國(guó)企業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化跟國(guó)外差別很大，很多都是手工的。一個(gè)電池還看不出來，上百個(gè)電池串聯(lián)在一塊，差別就非常明顯。品質(zhì)上的差距主要是電池的一致性。從原材料到產(chǎn)品，里面有非常多的工序。一批不同品質(zhì)的產(chǎn)品都不一樣。100個(gè)電池，有2個(gè)可能不是很好的。這是生產(chǎn)方式的問題，不是一兩年能彌補(bǔ)的?！?/p>

沙永康也認(rèn)為，不能保證一致性是很大的問題?！斑@種方式做手機(jī)電池是可以的，因?yàn)槭謾C(jī)電池容量小。一個(gè)電動(dòng)汽車開150公里，儲(chǔ)電量要15千瓦時(shí)、20千瓦時(shí)的電池組，手機(jī)電池可能就1瓦時(shí)，相當(dāng)于1.5萬倍。我們大部分企業(yè)采用的是機(jī)械加手工的方式，一致性程度不高。現(xiàn)在的成品率還非常低?！?/p>

未來技術(shù)路徑

如果鋰電池不能擔(dān)當(dāng)起未來新能源汽車的發(fā)展重任，那么誰能唱主角呢？

雖然國(guó)內(nèi)還有很多企業(yè)大力推廣鉛酸電池，但是由于污染高這個(gè)特點(diǎn)，使得這個(gè)產(chǎn)品并不被看好，發(fā)展時(shí)也多有無奈的感覺?！般U金屬的提煉、制造電池、回收電池的過程中都有污染，只有汽車在路上跑的時(shí)候沒有污染。因此不能說這是清潔能源。鉛酸電池不是一個(gè)值得大力推廣的技術(shù)。目前鉛酸電池在中國(guó)已經(jīng)有45%的產(chǎn)量，歐美國(guó)家會(huì)使用，但是不制造、不回收，污染在中國(guó)?！鄙秤揽嫡f。

相反，燃料電池是目前很多專家認(rèn)準(zhǔn)的方向，也有很多國(guó)際巨頭不斷在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)力。燃料電池是一種將氫氣和空氣中的氧通過電化學(xué)過程結(jié)合成水并產(chǎn)生電能的發(fā)電裝置。燃料電池工作不需燃燒，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，具有能量轉(zhuǎn)換效率高（實(shí)際使用效率為普通內(nèi)燃機(jī)的2~3倍）、無噪聲、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、可靠性高、維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)；它的唯一產(chǎn)物是水，真正符合清潔、可再生要求。從1994年第一輛燃料電池汽車問世到現(xiàn)在短短十幾年的時(shí)間，技術(shù)的發(fā)展非常迅速。

實(shí)際行動(dòng)顯示，目前世界各個(gè)國(guó)家對(duì)燃料電池的發(fā)展、燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展給予了非常高的關(guān)注。豐田已經(jīng)宣布，第一輛燃料電池汽車將在2015年面市。去年9月，豐田、本田、現(xiàn)代、福特、通用、戴姆勒、起亞等知名汽車公司共同發(fā)表聲明，呼吁各國(guó)政府在2015年前建立更多的氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施。如果這一目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，從2015年起，全球范圍內(nèi)將會(huì)有幾十萬輛氫動(dòng)力汽車逐漸實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。雖然現(xiàn)在燃料汽車的成本還非常高，但這是真正符合清潔標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，成本的降低只是一個(gè)時(shí)間問題。

與此同時(shí)，氫氣的安全問題也成了大家擔(dān)心的重點(diǎn)，對(duì)此，馬紫峰回答說，全世界對(duì)氫氣安全問題的技術(shù)研究力度很大，氫氣作為石油化工、冶金和制藥等行業(yè)的重要原料，對(duì)其儲(chǔ)運(yùn)安排已經(jīng)有了很好的解決方案。我們973項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在參與制定車載儲(chǔ)氫的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前實(shí)驗(yàn)室做的氫氣鋼瓶已經(jīng)達(dá)到70兆帕，而商業(yè)用時(shí)大概只需35兆帕，安全系數(shù)大大提高了。另外，氫氣的來源是多元化的。目前在上海，峰谷電的差異很大，夏天供電比較緊張，而春秋的電力供應(yīng)富裕，利用峰谷電可以電解成氫氣。而對(duì)于上海寶鋼、上海石化等大企業(yè)來說，氫氣已經(jīng)是大規(guī)模的副產(chǎn)品了，所以說未來前景很廣闊。

就大方向來看，新能源汽車的推陳出新勢(shì)必促使電池技術(shù)的拓寬。馬紫峰認(rèn)為，未來將燃料電池和蓄電池，或者燃料電池和電容器加以組合，結(jié)合二者的優(yōu)勢(shì)，是很好的方向?！拔覀冎?，對(duì)于設(shè)計(jì)好額定功率的燃料電池，受氫氧電化學(xué)反應(yīng)的制約其輸出功率是穩(wěn)定的，如裝載60千瓦燃料電池的汽車，在減速或停車時(shí)燃料電池始終在工作，這時(shí)多出來的就給蓄電裝置充電，當(dāng)汽車加速或爬坡時(shí)，燃料電池的功率不可能從60千瓦變成70千瓦，這個(gè)就用蓄電裝置來補(bǔ)充，這種組合有利于動(dòng)力性能的改善?？傊?，要多選擇一些方向，向更前沿的地方看。比如我們現(xiàn)在和美國(guó)密歇根大學(xué)合作研究鋰-空氣電池等最新技術(shù)，這個(gè)相對(duì)比較遙遠(yuǎn)，要15年之后才會(huì)有大的發(fā)展?！?/p>

沙永康也認(rèn)為，新能源汽車的技術(shù)是非常多樣的，不應(yīng)該把全部目光都聚焦在電池本身。新能源的概念一定要寬，有了寬的概念才有新的思路。也許不久的將來就能找到一種新的液體燃料，能夠代替甲醇和乙醇。再比如將無線供電技術(shù)用在汽車上。雖然現(xiàn)在遠(yuǎn)距離應(yīng)用還有一定問題，但是麻省理工學(xué)院在2007年時(shí)便可以通過這種技術(shù)點(diǎn)亮2米之外的60瓦燈泡，這給了人們無限的遐想。未來，將無線供電技術(shù)與汽車結(jié)合未嘗不是一個(gè)可行的辦法，省卻了插電等繁瑣的步驟。

新能源汽車無疑是未來的發(fā)展方向，可能50年后便是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車淡出歷史舞臺(tái)之時(shí)。不過正如沙永康所說的：“新能源汽車發(fā)展要擴(kuò)寬思路，不能盯著一個(gè)不成熟的技術(shù)盲目上馬生產(chǎn)。不能不看市場(chǎng)搞項(xiàng)目，單純?yōu)榱丝蒲薪?jīng)費(fèi)、為了國(guó)家補(bǔ)貼而行動(dòng)。”日本豐田、本田等廠商十幾年如一日潛心研究一項(xiàng)技術(shù)，一旦成熟，大力推向市場(chǎng)，其他企業(yè)只能在后面遠(yuǎn)遠(yuǎn)追趕。相較之下，中國(guó)企業(yè)想要在新能源汽車領(lǐng)域彎道超車，尚需靜下心來。

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