需求内容：

1. 需求解决的技术问题

磷酸铁锂电池低温性能差，低温条件下，磷酸铁锂电池的有效放电容量和都会有明显的下降。处于低温环境的磷酸铁锂电池存在着放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特点。磷酸铁锂电池低温性能差主要是由磷酸铁锂正极材料特性所导致，磷酸铁锂正极材料本身电子电导率比较差，另外比较容易产生极化，降低材料容量的发挥。磷酸铁锂正极材料的三维结构制约着磷酸铁锂电池的扩散速率，低温下影响尤其明显。为提高磷酸铁锂正极材料的低温性能，本项目拟深入研究不同的产品设计和工艺条件对磷酸铁锂正极材料低温性能的影响，不断优化产品设计参数和工艺参数，开发新型低温多元磷酸铁锂正极材料，以显著提高最终制备的磷酸铁锂电池的充放电倍率性能和低温充放电性能、降低电池内阻、提高安全性、增加循环寿命等特性。

2. 技术需求提出背景及技术应用领域

2020年，中国提出“2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和”的战略目标，中国能源结构的绿色低碳转型将持续推动中国新能源汽车及储能市场快速增长，中国锂电产业迎来万亿级的市场发展机遇。

磷酸铁锂作为主要的锂离子电池类型之一，随着磷酸铁锂电池技术不断更新，能量密度不断攀升，加之其在经济性、安全性、循环性等方面的优势，其综合性价比越来越高，未来铁锂电池有望在动力、储能、电动工具、电动两轮车等领域快速提升渗透率。预计2025年磷酸铁锂电池总产量将达907GWh，对磷酸铁锂正极材料的需求从2020年的47万吨增至206万吨，年复合增长率达到34%。

锂电原材料产业大部分涉及化工工艺过程，天原集团的氯碱化工产业、磷化工产业、钛化工产业、煤化工产业及配套完善的公辅工程等能为公司发展规模化新能源锂电产业提供诸多产业要素配套，形成高度的关联和协同效应；天原集团下属子公司马边无穷矿业的磷矿可开采资源量总计约4000多万吨，具备磷矿90万吨/年生产系统和50万吨/年磷矿洗选能力，公司的磷矿资源储备完全能够配套支撑公司未来总体规划建设的年产30万吨磷酸铁锂一体化项目的磷资源需求。同时拥有4座水力发电站及自有地方电网，在国家能源双控背景下，天原集团自有清洁水电资源供给系统能有效确保公司磷酸铁锂一体化项目清洁能源的自我供应。天原集团钛化工副产高纯铁资源可为公司总体规划年产30万吨磷酸铁锂一体化项目提供有效的铁资源保障。

宜宾天原锂电新材有限公司（简称天原锂电新材）是一家致力于磷酸铁锂类正极材料生产、研发与销售的高科技企业，天原锂电新材由天原集团于2021年12月投资成立，产品主要应用于新能源汽车动力电池、储能电池、特种电池等领域，致力于为客户提供高安全性、高能量密度、高循环次数的优质磷酸铁锂类正极材料产品服务。

本项目在行业通行技术基础上创新开发出多元材料复合技术、多元素掺杂技术、一次颗粒纳米化技术等，有效解决了磷酸铁锂正极材料低温性能差的问题，显著提升材料倍率性能、循环寿命及安全性能。项目通过新型低温多元磷酸铁锂正极材料的制备技术、多元素掺杂技术、晶粒尺寸调控技术等有效提升正极材料能量密度，提高磷酸铁锂正极材料产品的核心性能。

3. 技术难点

为提高磷酸铁锂正极材料的低温性能，拟深入研究不同的产品设计和工艺条件对磷酸铁锂正极材料低温性能的影响，不断优化产品设计参数和工艺参数。如采用多元材料复合技术，通过不同材料的协同稳定效应，大幅提升最终磷酸铁锂正极材料的低温性能、倍率性能；或通过纳米化生产的磷酸铁锂正极材料一次颗粒粒径更小，有效降低电池内阻，有效提高了材料的倍率性能、低温性能及循环寿命；或通过多元素掺杂降低磷酸铁锂正极材料发热和极化的可能性、提高电池安全性。

4. 主要技术经济指标

（1）技术指标

（2）经济效益指标

    具备2万吨/年以上量产能力，完成初步市场推广，销售额≥1亿元

现有基础：

1. 开展的工作

（1）进行磷酸铁锂、磷酸铁研发小试平台的建设； 

（2）投资建设吨级（定产300公斤/d）磷酸铁锂正极材料中试线；

（3）投资建设10万吨磷酸铁锂工业产线。

2. 所处阶段

我单位的小试实验基本搭建完成；中试平台正在建设中，预计2022年9月建成；已开展部分磷酸铁前驱体合成、磷酸铁锂产品合成的实验研究，目前正积极寻求与高校、科研院所等外部团队合作。

3. 投入资金和人力

揭榜挂帅课题拟投入资金300万元，配备技术研发人员5-10人。

4. 仪器设备

磷酸铁锂及磷酸铁小试平台具备仪器如下：

小试平台仪器设备

磷酸铁锂吨级中试线具有的设备有：砂磨机、喷雾干燥机、轨道窑、气流粉碎机、包装机器。

5. 生产条件

10万吨磷酸铁锂生产线采用的是行业最先进的成熟化、大型化、自动化、集约化、低成本的规模化量产线技术—固相法工艺技术路线，预计于2023年3月建成投产。 

产学研合作要求：

湖北工业大学团队

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