新一代锂电池材料镍酸锂的合成获重要突破

2004-12-1 9:56:29

    最近，一项重要的具有自主知识产权的复合金属氧化物材料合成技术在北京被成功地应用到工业化生产过程中，新一代键离子二次电池正板材料镍酸锂开始正式投入生产。这项国内外领先的技术是 4年前从海外归来的其鲁博士领导的研究人员继钴酸理和锰酸锂之后又取得的一项重要的成果。目前，镍酸锂生产线的生产能力为 500吨/年。
    据了解，镍酸锂的合成与生产是国际上公认的难题，在国内外只有实验室样品，没有工业化生产和应用，该条生产线的建立填补了国际上镍酸锂规模化生产的空白，使镍酸锂的实际应用成为现实。镍是一种多价态金属元素，影响镍酸锂合成的因素十分复杂。合成过程中条件稍有变化就容易生成杂质，降低材料的储能容量。在充放电循环过程中，由于杂质的存在常常导致材料晶体结构的坍塌，最终会严重的影响电化学循环寿命和安全性。中信国安盟固利新材科技术研究院和北京大学新能源材料与技术实验室通过3年的攻关，在大量实验室工作的基础上，采用独特的合成方法和综合多项关键技术，研制了适合于镍酸理生产的关键设备，实现了镍酸锂的规模化工业生产。
    锂离子电池作为一种高能二次电源，在过去短短的10年中，取代了传统的镍镉与镍氢二次电池，目前已经成为移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机、DVD、CD以及MD等小型移动电子产品的主要应用电源，对推动电子与通讯产业的发展起了重要的作用。但是到目前为止在离子电池的正极材料主要采用的是钴酸锂。钴酸锂具有较高的容量和较长的使用寿命，虽然已经得到了比较广泛的应用，但钴是属于战略性资源，在中国未发现大规模有开采价值的钴矿，钻资源基本依赖进日，价格昂贵，且镍酸锂在充放电过程中热稳定性差，限制了锂离子电池在广泛领域中的推广应用。
    随着以电动车用动力电池和电力储藏用电池为代表的大型锦离子二次电池的迅速发展，对正板材料的资源性和安全性提出了更高的要求，传统的镍酸锂正极材料显然是难于满足锂离子电池发展的需要，因此必须寻求新一代高比能量睡离子电地正极材料。由其备博土及其领导的科研人员会成出的镍酸目前，锂具有优良的电化学性能，容量比铅酸健材料高20％以上。实验结果表明，因为经化学元素掺杂处理后得到的镍酸锂晶体结构在充放电状态时稳定，所以由该材料制作的锂电池不仅循环性能优越，安全性能良好，而且还具有良好的倍率充放电性能。此外，由于所合成的材料颗粒呈球形，粒度分布范围窄，振实密度高，比表面积小，适合于制作各种类型的锤离子二次电池。
    地球上已探明镍的资源储藏量是钻的数十倍以上，银元素对自然环境的毒性也远小于钴元素，因此，无论是从资源的丰富程度还是商品铅酸键，对于解决未来的资源、能源与环境污染问题具有重要的意义。中国具有比较丰富的镍资源，在这一基础上发展新一代的银离子电池正板材料镍酸锂意义尤其重大。镍酸锂生产线的建立，对充分利用我国的镍资源，中国锂离子电池正极材料逐渐摆脱原材料完全依赖进口的局面，从而可以加速开发有自主知识产权的高性能锂离子电池，拓宽锂离子电池的应用范围，带动我国与能源相关的产业发展都将会产生重大而深远的影响。
    由其鲁博士及其研究人员开发的镍酸锂生产线的建立，表明我国锂离子电池正极材料的研究已经处于国际领先水平，我国已进入能源材料领域发达国家的行列。

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