锂离子二次 电池 正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。  钴酸锂特点1、电化学性能优越 　a.每循环一周期容量平均衰减﹤0.05% 　　b.首次放电比容量﹥135mAh/g 　　c.3.6V初次放电平台比率﹥85% 　　2、加工性能优异 　　3、振实密度大, 有助于提高电池体积比容量 　　4、产品性能稳定, 一致性好 　　产品型号 　　R747　振实密度2.4-3.0g/cm3, 典型值为2.5,粒度 D506.0-8.5um； 　R757　振实密度2.4-3.2g/cm3, 典型值为2.6, 粒度D506.5-9.0um； 　　R767　振实密度2.3-3.0g/cm3, 典型值为2.5, 粒度D508-12um；   钴酸锂用途：主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

硫化锌晶体具有不改变配位情况的多晶型现象,有立方硫化锌和六方硫化锌两种结构立方硫化锌晶体结构:国际上表达这种结构形式的记号为B3型；属立方晶系，面心立方点阵型式；Zn2+和S2-离周围都由4个异号离子呈四面体方式配位；这种结构也可看作S2-作立方最密堆积，Zn2+填入四面体的空隙中；或者，由于Zn-S间共价键占很大成分，可将它的结构看作立方金刚石结构中的C原子，交替地由Zn和S原子置换而得。六方硫化锌晶体结构:国际上表达这种结构形式的记号为B4型；属六方晶系，简单六方点阵型式；Zn2+和S2-离子周围都由4个异号离子呈四面体方式配位；这种结构也可看作S2-作六方最密堆积，Zn2+填入四面体的空隙中。作立方闪锌矿堆积的硫化锌晶体．四个面心立方格子上的原子(Zn)和周围属于另一个面心立方格子上的四个原子(S)，以共价键的形式相互结台．整个硫化锌晶胞就是由这两类格子沿面心立方对角线方向错开1／4对角线长度套构而成，这时S 作立方最紧密堆积，Zn” 充填其半数的四面体空隙．这是13-ZnS，而用六角纤锌矿堆积的硫化锌晶体即n ZnS，S 一作六角最紧密堆积，Zn” 充填其半数的四面体空隙，可见闪锌矿型与纤锌矿型的硫化锌晶体结构很相似，所不同的仅是S 的堆积方式不同，以一个晶胞中S 的堆积情况来分析，纤锌矿型结构垂直于六次轴方向S 排列有三层，闪锌矿型结构垂直于三次轴方向S。一排列有四层，两种结构中S的排列层间距也十分相似.硫化锌晶体属等轴晶系的硫化物矿物。闪锌矿完好晶形呈四面体或菱形十二面体，但少见，常呈粒状集合体. 

钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。钴酸锂的用途：主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。钴酸锂的技术标准1、名称: 钴酸锂 分子式: LiCoO2 分子量: 97.88 2、主要用途: 锂离子电池 3、外观要求: 灰黑色粉末, 无结块 4、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427) , 无杂相存在 5、包 装: 铁桶内塑料袋包装 6、化学成分与物化性能指标: 镍 Ni 0.05% max (wt%) 锰 Mn 0.01% max (wt%) 铁 Fe 0.02% max (wt%) 钙 Ca 0.03% max (wt%) 钠 Na 0.01% max (wt%) 酸碱性 PH 9.5-11.5 含水量( 105ºC干燥失重量, %) Moisture (wt% loss at 105ºC) <0.05 比表面积( m2/g) BET surface Area (m2/g) 0.2-0.6 振实密度 (g/cm3) Tap Density (g/cm3) 1.7-2.9 粒径大小-D50 (μm) PSD- D50 (μm) 5-12 粒径大小-D10 (μm) PSD- D10 (μm) 1-5 粒径大小-D90 (μm) PSD-D90 (μm) 12-25钴酸锂电池的应用还是比较少的，小电池用钴锂的技术很成熟，但现在钴锂的成本太高，很多公司用锰锂来代替，有的全是锰锂的。钴酸锂性能稳定，目前应用于手机等的技术最为成熟，但应用的最大缺点就是成本高，钴是比较稀缺的战略性金属;另外应用于动力电池方面也有一定的难度。

钴酸锂价格受进来利好的影响，开始上涨。由于最近欧美经济数据利好于预期，LME基本 金属 连续上涨四个交易日。昨夜，伦敦钴市 现货 买价小幅上涨975美元/吨至38575美元/吨，卖价39575美元/吨上升975美元/吨；三月期买价上涨1000美元/吨至38000美元/吨，卖价39000美元/吨亦上涨1000美元/吨。国内氧化钴最低价从21.8万元/吨下滑至21.5万元/吨，最高报价22万元/吨维持不变，市场交易平淡。四氧化三钴报价在22.8-23.0万元/吨左右。虽然大厂今日都有成交，但由于下游钴酸锂厂交易平淡，四钴厂商已经采取减产措施。由于钴酸锂持市场持续冷清，今日钴酸锂最低价下滑0.1万元/吨至23.7万元/吨。    钴是一种化学元素，符号为Co，原子序数27，属过渡金属，具有磁性。钴的英文名称“Cobalt”来自于德文的Kobold，意为“坏精灵”，因为钴矿有毒，矿工、冶炼者常在工作时染病，钴还会污染别的金属，这些不良效果过去都被看作精灵的恶作剧。 钴矿主要为砷化物、氧化物和硫化物。此外，放射性的钴-60可进行癌症治疗。    在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。1735年瑞典化学家布兰特（G.Brandt）制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼（T. Bergman）确定钴为元素。长期以来钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪，钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用，并成为一种重要的战略金属，消费量逐年增加。中国于50年代开始从钴土矿、镍矿和含钴黄铁矿中提钴。    钴酸锂价格走势需要看后市情况而定。目前从市场交易情况来看，国内钴市仍处消费淡季。近期商家纷纷拜访客户，欲了解市场。近期虽然大家情绪稍有平静，下游 电池 商频频询价，但对市场交易还是持谨慎态度，以致钴酸锂成交持续平淡。预计钴酸锂价格还有小幅下调空间，其他钴产品近期走势将平稳。 本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

现在三元材料可谓是锂电池中的宠儿，开展速度十分快，在渐渐侵入整个使用商场。钴酸锂通过多年的开展，现已占有了锂电池商场的半壁河山。三元材料何时可以替代钴酸锂?       三元材料是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为质料。钴酸锂一般使用作锂离子电池的正电极材料。电池结构安稳、容量比高、归纳功能杰出、可是其安全性差、本钱十分高。 从上以上两个图表可以看出，三元材料不管在性价比仍是在环保安全功能上远超钴酸锂。 三元材料替代钴酸锂之路依然负重致远? 三元首要冲击的是钴酸锂的中心使用范畴——数码产品商场。据工业研究所(GBII)数据显现，在2013年的正极材料商场，中国商场关于三元材料的需求，现已到达15600吨，其间80%用于笔记本电脑、平板电脑、手机等数码产品。三元材料如此大行动地进攻钴酸锂的“要害”，其来势汹汹的态势，不由让业内人士猜想技能路途风向正在反转。但需求留意的是，比较于三元材料，钴酸锂具有一系列功能与技能优势，更受商场喜爱。因而，大部分业内人士对现在的钴酸锂商场依然持积极态度，他们以为三元材料能否成功替代钴酸锂，商场取向起决定作用。三元材料中，钴的质量分数一般控制在20%左右。尽管三元材料到达“少钴化”的要求，本钱也得到明显的下降，可是其在压实密度、高电压、高容量、耐高温等功能方面仍与钴酸锂有必定的距离。数码设备日趋轻浮化规划，对电池容量的要求也日益提高。正极材料的压实密度作为影响锂电池容量的要素之一，钴酸锂的单晶颗粒状形状，现在可以做到4.2 g/cm3的压实密度，是作为小颗粒二次聚会体的三元材料无法幻想的高难度应战，成为三元材料拓宽蓝图的“硬伤”。事实上，现在可以满意移动设备待机要求的老练电池也只要钴酸锂电池，在消费类数码产品范畴，钴酸锂电池依然处于主导地位。尽管三元材料商场需求有所增加，但比起钴酸锂而言，其商场份额依然不可同日而语。何况三元材料在以下几个方面存在短板。      三元材料厂商多而不强。GGII计算，截止2016年末国内三元材料出货量逾越8000吨的厂商没有出现，各大厂商产品同质化严峻，均以523、111类型为主。一起受Tesla带动，国内三元动力电池掀起一场扩张高潮，材料厂商方面自2015下半年至今已新增一批三元材料厂商。未来跟着技能的不断进步，长续航路程电池需求加大，三元材料商场需求出现产销两旺时期，在利好布景下，商场将会出现一大批新进入者。中心专利缺失，低端产能重复建造。现在全球镍钴锰酸锂专利主要在美国3M及阿贡实验室手中，巴斯夫、美丽科、瑞翔等均有购买3M或阿贡实验室专利有用权，而国内专利一时相对单薄。未来大规模开展后，在出口商会发生专利胶葛。      现在国内三元材料类型以523为主。不管数码仍是动力电池用三元材料，使用量最多的仍为523类型。从电池形状上来看，国内原装三元电池遍及选用NCM523，选用叠片工艺的三源动力电池选用NCM111，其间三元圆柱的产值大于方形叠片电池。      从上图看出，三元材料未来商场中潜力巨大，现在处于上升期。跟着技能的开展，厂商的不断自我完善，未来商场用量也极有或许逾越钴酸锂。只能说逾越钴酸锂的路途比较绵长。

钴酸锂电池是以合成的钴酸锂(化学分子式LiCoO2)化合物作为正极材料活性物质的锂离子电池,在所有的充电锂电池中，钴酸锂是最早应用的正极材 料，钴酸锂电池也是循环性能最好的。一、钴酸锂电池的优势：钴酸锂电池是电化学性能优越的锂电池，容量衰减率小于0.05%,首次放电比容量大于135mAh/g,电池性能稳定，一致性好，另外，在工艺上容易合成 ，安全性能好。钴酸锂电池的工作温度为-20~55℃。二、钴酸锂电池的不足：1、钴的价格高，仅产于非洲的一部分地区，有地域纷争及价格变动的风险;2、LiCoO2的岩盐性结构，可去除的锂仅为原来比例的大约50%，就是说，过充时基本结构会发生破坏，失去可逆充放电循环，这使得钴酸锂电池存在过充安全隐患，需要附加电路保护板;3、热稳定性和毒性指标不够理想， 对策较为复杂。三、钴酸锂电池的制备，主要技术表现在锂粉的制造上：钴酸锂电池使用液相合成工艺，将锂盐、钴盐分别溶解在聚乙烯醇和聚乙二醇溶液中，混合 后的溶液经加热浓缩成凝胶，凝胶体在高温下煅烧形成的粉体碾磨过筛即得到钴酸锂粉。四、钴酸锂电池的应用：钴酸锂电池因具有容易合成、电压平台高、比能量适中，特别是循环性能优越，而成为锂离子电池的主流。但是钴储量的不 足和制备中对其毒性与过充的克服，加大了钴酸锂电池的成本，因而钴酸锂的市场一般定位于便携式设备而不适用于大型动力。

纳米晶体材料是指三维空间尺度中至少有一维处于纳米量级的晶体材料，其晶粒尺寸约为1-250纳米，这种材料的一个显著特点就是其大部分原子处于晶粒边界区域。这种独特的结构特征使纳米晶体成为有别于普通多晶体和非晶态固体的一种新材料，其中界面成为一种不可忽略的结构组元。 纳米晶体材料分为单相或多相的单晶或多晶粒材料。在单晶材料中，任意区域都具有一样的晶格方向，而多晶材料则由许多晶格方向不一的区域或晶粒组成，晶粒之间由晶界相分割。由于纳米多晶材料晶粒细小，其内部由晶界、相界或畴界等构成的内界面含量很高，因而显著影响着纳米晶的物理和机械性能，使其具有传统材料所不具备的优异特性。与传统的粗晶材料(晶粒尺寸的范围大约是10-300微米)相比，纳米晶粒材料具有十分优异的物理、力学以及化学性能，如很高的强度或硬度、良好的热稳定性、增强的扩散性能和热传导性质。纳米晶体设计师 纳米晶体的制备和合成技术一直是纳米晶体材料研究领域的一个重要方面。目前纳米晶体材料的制备方法主要有：外压力合成(如超细粉冷压法、机械研磨法)、沉积合成法(如各种沉积方法)、相变界面形成法(如非晶晶化法)等。 纳米晶体材料在很多领域可以得到应用。例如，它们不仅能发光，也能吸收多种颜色的光，这有助于形成高分辨率显示器屏幕上的发光像素，或是制成新类型的高效、广谱太阳能电池。同时，这种材料还可被用于开发针对少量特定生物分子的高敏度探测器，如作为毒素筛选系统或是医药检测设备等。又如，纳米晶体材料可以弥补硅钢和铁氧体材料的不足，使各类电子产品的质量和效率得到提高，且节能效果明显。目前，纳米晶材料除了用于制造变压器以外，还可以作为互感器、电抗器、传感器、滤波器等器件的铁芯材料，应用范围还涉及到我们的日常生活中的家用电器、智能电表、直流变频空调、漏电保护开关等，电力系统的输变电测量、配电、遥测传感等，铁路系统的机车空调、电力机车的逆变电源、铁路信号传感等，还应用在航天、航空、航海等多项军工和国家高科技项目中，被定型采用。 未来，纳米晶材料研究中要积极改善及取代传统材料，提高及改善产品质量和性能，制备技术应致力于开发高性能、微型、环保型产品。

硫酸铜晶体中每一组铜离子、硫酸根离子与结晶水分子的个数是1：10，呈蓝色，在加热的条件下，结晶水可悉数失掉，硫酸铜晶体变成白色。化学式CuSO4，白色粉末，相对密度为3.603，25℃时水中溶解度为23.05g，不溶于乙醇和，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，因为水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得到五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾，相对密度为2.284。胆矾在常温常压下很安稳，不潮解，在枯燥空气中会逐步风化，加热至45℃时失掉二分子结晶水，110℃时失掉四分子结晶水，150℃时失掉悉数结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾。常使用这一特性来查验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。硫酸铜是较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳混合液，它是一种杰出的灭菌剂，可用来防治多种作物的病害。1878年在法国波尔多城，葡萄树发作虫病大部分死去，而大道两头的树，怕行人摘吃，在树干上涂了生石灰与硫酸铜溶液，树干弄得斑白，行人看了难过不敢摘吃，这些树却没有死，进一步研讨才知此混合液具有灭菌才能，因此名为波尔多液。制造波尔多液，硫酸铜和生石灰（最好是块状新鲜石灰）份额一般是1∶1或1∶2不等，水的用量亦由不同作物、不必病害以及时节气温等因从来决议。制造时最好用“两液法”，即先将硫酸铜和生石灰别离跟所需半量水混合，然后一起倾入另一容器中，不断拌和，便得天蓝色的胶状液。波尔多液要现配现用，因放置过久，胶状粒子会逐步变大下沉而下降药效。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。五水硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。

晶体形态 斜方双锥晶类，晶体为长柱状针状或矢状，沿c轴伸长。单形有斜方柱m（110）；平行双面b（010）及斜方双锥s（111）。 晶体结构 晶系和空间群：斜方晶系，对称型Pbnm； 晶胞参数：a0＝11.20埃，b0＝11.28埃，c0＝3.83埃； 粉晶数据：2.764（1）3.053（0.95）3.556（0.7）(Fiona)

一、硫酸亚铁溶解度与温度的联系    硫酸亚铁的溶解度跟着温度的下降而下降很大（见表1）。 表1  不同温度时硫酸亚铁在钛液中的溶解度温度/℃ 溶解度（FeSO4）/(g/L) 温度/℃ 溶解度（FeSO4）/(g/L)30 240 5 9520 190 0 7915 130 -2 5910 117 -6 38     二、硫酸亚铁的结晶分出    钛铁矿粉与硫酸酸解后，经浸取所得到的钛液，其含铁量是比较高的，但此刻钛液的温度较高，因而硫酸亚铁的溶解度也比较大，其实践溶解的量没有到达其溶解度，这种溶液是不饱满的。假如钛液的温度下降，则硫酸亚铁的溶解度也下降，当溶解度下降至与实践溶解量持平时，溶液就变成饱满溶液。假如持续下降温度，溶解度也持续下降，其溶解度便小于硫酸亚铁的实践溶解量，此刻就成了过饱满溶液。过饱满溶液是不稳定的，只需有微量的固体或器皿表面粗糙，都会构成结晶中心，硫酸亚铁所超越饱满的那一部分就结晶分出。    三、铁钛比及其操控    钛液中总铁含量和总Ti02含量之比称为铁钛比。其公式如下：    铁钛比的凹凸，对水解产品的偏钛酸的颗粒巨细和结构有必定的影响。因而在钛出产中，特别是在涂料钛出产时，铁钛比有必要操控在必定的规划内。[next]    四、除掉硫酸亚铁的原因    从钛铁矿经过酸解，再经过加水浸取和用铁屑或铁粉复原，所得到的钛液中，含有很多的硫酸亚铁。将钛液进行冷冻结晶的意图首要是使硫酸亚铁成为晶体分出，然后经过过滤，使大部分硫酸亚铁从钛液中别离出去。钛液除掉硫酸亚铁的意图首要是以下几方面。    ①有利于后期水解今后所得到偏钛酸的水洗。钛液中含铁量削减了，就能缩短偏钛酸的水洗时刻，然后进步水洗功率和进步产值。    ②能够调整铁钛比，使硫酸亚铁与Ti02的份额契合水解工艺的要求。    ③除掉硫酸亚铁，能够一起带走很多的结晶水，使钛液的总钛浓度进步，由120--140g/L,进步到150-180g/L，然后可减轻后期浓缩的担负。    ④收回的硫酸亚铁是一种化工原料，能够使物质得到充分运用，将其卖出去，所得的收人能够冲减主产品的本钱。    ⑤酸解后浸取和复原所得钛液的硫酸亚铁浓度较高，在寄存和运送时，稍为冷却，即会有硫酸亚铁结晶分出，这样会影响贮槽的运用或阻塞泵体和管道。因而要及时除掉硫酸亚铁，使今后的寄存和输液不会构成费事。    五、硫酸亚铁的性质及其加热变白、久存变黄的原因    从水溶液或稀硫酸溶液中结晶出来的硫酸亚铁，是一种浅绿色的具有必定形状的晶体，每1mol硫酸亚铁含有7mol结晶水，分子式为FeSO4·7H2O,一般称为绿矾。它的晶型属单斜晶系，熔点64℃，相对密度为1. 899；在90℃会失掉1mol结晶水，成为六水物FeS04·6H2O;在300℃再脱去5mol结晶水，成为一水物FeS04·H2O;在300℃以上逐渐失掉终究1mol结晶水；在700℃以上彻底脱掉结晶水，并分解成二氧化硫、三氧化硫和氧化铁红。一水物和无水物的硫酸亚铁均为白色粉末，与水触摸又从头变为绿色物。将其露出于空气时，其表层在游离酸的效果下，被空气中的氧气氧化为硫酸高铁或碱式硫酸铁。因为酸性很弱，硫酸高铁易水解生成棕色的氢氧化亚铁。其氧化水解反应式如下：    六、结晶的办法、蒸腾结晶的原理及其习惯规划    结晶可分为蒸腾结晶、冷冻结晶和真空结晶等三种。蒸腾结晶是经过加热使溶液中的溶剂不断蒸腾，使溶液不断浓缩终究到达过饱满而分出晶体。这种办法适用于某些在不同温度时溶解度改变很小的盐类如食盐，不适用于绿矾的结晶。后两种办法才适用于绿矾结晶。[next]    七、冷冻结晶的原理及办法    冷冻结晶的原理是经过热交换，使溶液下降温度，终究到达过饱满而分出晶体。常用的办法有天然冷却结晶和机械冷冻结晶。    1.天然冷却结晶    这种结晶的办法比较原始和简略，就是将钛液寄存，运用钛液温度与室温间的温差，由其天然冷却，使硫酸亚铁结晶出来。因为降温慢，又是中止结晶，因而得到的是大块的晶体。    天然冷却结晶的长处是设备结构简略，一般可用陶瓷缸、塑料槽等，一起不需求耗费动力。缺陷是需求很多冷却设备，占地面积大；冷却终究温度由气温而定，不能调理，结晶进程慢，夏日气温高，结晶更慢，得到的晶体更少；铁钛比值难以操控；晶体收回率低；操作强度大，不适宜工业化出产运用。    2.机械冷冻结晶    机械冷冻结晶是运用低温冷冻液，经过热交换器（冷冻盘管）与钛液进行热交换，使钛液敏捷冷却。因而冷冻槽内装置有盘管和转速为50-70r/min的拌和器。具体操作如下：先向冷冻结晶槽注入钛液，为了节约动力，应尽量使液面将盘管悉数吞没，开动拌和器，向盘管送人由压缩机（冷冻机）制冷得到的氯化钙或氯化钠的低温冷冻盐水，常压水解法可用自来水。开端时的盐水温度不宜过低，避免在盘管外敏捷结晶出一层厚晶体硬壳，影响热交换。然后跟着钛液温度的下降，逐渐将盐水温度下降，直至到达所需冷冻的终了温度。用加压法出产颜料钛时，要求Fe含量与Ti02含量比为0.20-0.25，则其冷冻终了温度要操控在4-5℃；用常压法水解要求铁钛比为0.28-0.33，以及出产珐琅或电焊条用钛，对铁钛比无严格要求，其冷冻终了温度都能够操控在10一15℃。    此法的长处是处理了天然冷却结晶法的各种缺陷。可是其缺陷是设备较杂乱，要耗费动力。国内规划较小的钛厂大部分选用这种结晶办法。    为了节约动力，一些供应商对冷冻结晶进行了下列改善。    ①在冷冻盘管内先通自来水，冷冻至必定温度后，改用低温冷冻盐水。    ②在冷冻结晶槽内装置双排冷冻盘管，别离通自来水及冷冻盐水，先通自来水，后通冷冻盐水。    ③让钛液经过三级阶梯式冷冻结晶槽，分三阶冷冻。榜首槽方位最高，用自来水冷却，再流人第二槽，用现已冷冻好并已滤去绿矾的冷钛液，终究流人用冷冻盐水冷冻的第三槽。    八、真空结晶的操作及其优缺陷    在规划较大的钛出产进程中，常选用真空结晶法除掉硫酸亚铁。该法是将弄清后的钛液泵人底部带有拌和且具有杰出密封功能的结晶罐内，钛液容积在35-45m3之间。用水环式真空泵对结晶罐内抽真空，导致钛液温度下降。待钛液开端呈现固体晶核时（即温度为36-37℃），再敞开蒸汽喷发器，进一步增强对结晶罐内抽真空，一起加大冷却水流量，将二次蒸汽和喷发蒸汽冷却为冷凝水，不凝气体由真空泵排出。榜首结晶阶段，只开水环泵，一般需40-60min，第二结晶阶段，加开喷发器，一般需2h即可到达所要求的结晶温度（15-20℃）。然后渐渐封闭蒸汽喷发器，将水环泵阀门调至放空方位，使结晶罐内康复常压状况。将悬浮液从结晶罐底部阀门排出，经离心机别离，除掉七水硫酸亚铁。其间用于喷发器的蒸汽压力Ｐ汽≥0.7MPa,喷发器的蒸汽流量一般为1. 5-1.8吨／h，循环冷却水流量为60-250m3／h。[next]    真空结晶的进程与机械冷冻结晶的进程是相同的，都是使钛液冷冻至硫酸亚铁到达过饱满而分出结晶体。可是真空结晶没有热交换进程，钛液的热量是由一小部分溶液的蒸腾吸热而得以除掉。这是因为在减压（真空）下，钛液的沸点下降而构成部分欢腾，使溶剂蒸腾，因为气化潜热，需求吸收很多的热，使钛液敏捷冷冻而结晶分出绿矾晶体。    与机械冷冻结晶比较，真空结晶具有下列长处：    ①蒸腾与冷却一起进行，结晶功率高；    ②设备选材简略，修理少，寿命长；    ③附属设备简略，出产才能大；    ④溶液绝热蒸腾冷却，不需求热交换所需求的传热面积，设备出资费用低；    ⑤归纳能耗低，出产费用低；    ⑥设备占地面积小，整体均匀造价低；    ⑦结晶后钛液浓度高，结晶终了温度高，可减轻后边浓缩的工作量。    缺陷：    ①操作操控较杂乱；    ②耗用蒸汽和冷却水多；    ③所得的绿矾晶体粒径较小，在选用离心机别离时，要考虑到这一要素。    九、用氯化钙或氯化钠作冷冻介质的原因    冷冻介质的效果，是将冷冻机制得的“冷”，不断地传递到结晶槽内的钛液中。因为水在0℃时即结成冰，不能再循环，而氯化钙和氯化钠的溶液冰点较低。其使用浓度应由需求的盐水的温度而定，要求盐水的温度越低，则盐水越浓。例如要求盐水的最低温度为-10℃，则氯化钙溶液的浓度应不低于14. 7％；如用氯化钠，则其浓度应不低于14％。    十、硫酸亚铁晶体的别离及别离后的冲刷    硫酸亚铁晶体是经过过滤与钛液别离的。因为硫酸亚铁晶体的空隙间尚带有一些残留的钛液，如不冲刷收回，使钛液丢失影响收回率，一起下降了硫酸亚铁的质量，因而应该用水冲刷加以收回。    硫酸亚铁晶体自身能溶于水，因而在用水冲刷时，不可避免地会构成部分晶体的从头溶解。为了尽量削减这种从头溶解又要将晶体尽量冲刷洁净，能够把冲刷分两次进行，榜首次冲刷就用上批晶体第2次冲刷过的水，其洗液可在不影响钛液目标的情况下，并人过滤的钛液内，或用于酸解固相物的浸取；第2次冲刷用自来水，其洗液保存于下批晶体的榜首次冲刷之用，所用自来水最好用冰水，以削减晶体的从头溶解。[next]    十一、真空吸滤槽的结构及其吸滤操作    真空吸滤槽为长方形槽，槽身和槽底用硬聚氯乙烯板制成，并用角钢在外边加固。底呈卧底圆筒形，槽内中部有一层假底，假底为多孔塑料板，板上铺以滤布，一般为耐酸的毛毡或涤纶绒布。滤布上再铺一层多孔的稍薄的压层塑料板。操作时，在槽的下半部抽真空，浆料放在上半部，钛液透过滤布流入下部，而硫酸亚铁晶体则留在滤布上面。待吸滤的钛液抽吸干今后，用高压水将上批第2次冲刷绿矾的水进行冲刷，吸滤干今后再用自来水冲刷。再次吸滤，干了今后，即用人工将槽内的硫酸亚铁晶体铲除出来。这种过滤办法，设备简略，易于制作，易于操作，出资不大，比较有用。但其劳动强度较大。现在规划较小的钛厂大都选用这种过滤办法。    十二、离心机的结构及其过滤原理    离心机是运用高速旋转时所发生的离心力，使固液别离的一种过滤机。    含有绿矾晶体的钛液，在全速下加人转鼓。鼓内覆以耐酸滤布袋，当加料量到达装料极限后，当即中止加料。在转鼓高速旋转时，料液在离心力的效果下，钛液经过滤布，排出转鼓，构成滤液，经下部出口处流出。绿矾晶体则留在转鼓内，待甩干后，用少数水冲刷，再甩干后即可停机，用人工从上部卸料。    这种离心机过滤速度快，出产功率高，但仍需人工卸料，仍有必定的劳动强度。因为绿矾晶体颗粒较大，也能够选用卧式主动卸料离心机过滤，选用程序操控，主动进料、冲刷、甩干和卸料，可大大地减轻劳动强度。    某厂引入转筒2050mm*1000mm卧式离心机，单台处理才能可满意1万吨／年钛的出产要求。别的某厂引入圆盘过滤机别离绿矾。    十三、冷冻结晶工序的质量目标操控    ①盐水温度高温冷冻盐水10-20℃，低温冷冻盐水＜-10℃。    ②冷冻钛液温度加压水解法颜料级4-5℃，坚持20min;常压水解法颜料级和非颜料级10-15℃坚持至合格停止。    ③硫酸亚铁含量FeS04·7H20含量≥90％；残钛含量≤0. 2％。    ④冷冻后钛液的质量目标见表2。 表2  冷冻后钛液的质量目标目标称号 颜料级 非颜料级加压水解法用 常压水解法用总TiO2含量/（g/L） 150~180 150~180 120~130F值 1.8~2.1 1.75~1.9 1.7~1.9三价钛含量/（g/L） 2.0~5.0 1.0~3.0 1.5~3稳定性 ≥350 ≥300 ≥300铁钛比 0.2~0.25 0.28~0.33 —

“随着我们的芯片变得越来越小、越来越快，越来越接近当前制造工艺的极限，微处理器领域的调查者们一直在寻找制造芯片的新材料。石墨烯本来有希望的，可是 最近有调查显示，它不适合代替硅作为制造CPU的材料。这是因为石墨烯的能量级之间差值太小，即意味着用它制作的晶体管无法实现01转换。当然也可能有一些我们尚未找到的应对办法，但其实也没必要使用石墨烯制造处理器。    洛桑联邦理工学院纳米电子与结构实验室（LANES）发现，辉钼矿（MoS2）可能成为硅理想的替代品。”  (miki)

一、激光晶体的重要性及其远景六十年代激光器的呈现，创始了光学范畴的簇新局势，促进了光电技能的进程和展开。激光技能是光电子技能的中心组成部分，而激光晶体是激光器的作业物质。自1960年第一台红宝石激光器面世今后，人们对激光作业物质进行了广泛深化的研讨与探究。固体激光晶体阅历了六十年代的起步，七十年代的探究，八十年代的展开过程，固体激光晶体己从开始几种基质晶体展开到常见的数十种。作为固体激光器的主体，激光晶体展开成固体激光技能的重要支柱。正是因为激光晶体具有如此的重要性，才使其成为具有宽广展开远景的固体激光材料。依据国外有关资料，世界激光器具有持续安稳增加的商场远景。多年来各国政府在拨款方面逐步削减，迫使各厂商尽力开发民用产品，选用新技能和降低成本的办法，并结合用户商场的需求开发新产品，特别自1996丰以来，激光器商场，包含材料加工、医疗、通讯等敏捷扩展，供应持续安稳的增加。据BCC公司的计算标明，按均匀年增加12.1%计，仅美国激光材料和元部件商场从1996年的4.763亿美元将到达2000年的7.653亿美元。二十一世纪是信息化的世纪，光电子技能是信息社会展开的强壮推进力，因而，光电子工业一向被认为是下世纪的重要支柱工业。特别是许多传统工业在金融风暴的冲击下纷繁不支倒地，更使微电子和光电子等高科技工业支撑经济增加的人物日益突出。在近二十年内，光电子工业将以30-60%的年均匀速度展开，而材料的研讨和开发是光电子技能展开的先导和根底，因而具有宽广的展开远景。作为重要的光电子材料，激光晶体从科学研讨到工业出产，参军用到民用，运用规模很广。现在90%左右的激光晶体是掺入稀土作为激活离子的。因而，稀土在激光晶体中现已成为一族很重要的元素。由此可见，激光晶体的巨大展开将推进稀土的广泛运用。 二、稀土在激光晶体中的运用激光晶体是由晶体基质和激活离子组成。激光晶体的激光功能与晶体基质、激活离子的特性联系极大。现在已知的激光晶体，大致能够分为氟化物晶体、含氧酸盐晶体和氧化物晶体三大类。激活离子可分为过渡金属离子、稀土离子及锕系离子。现在已知的约320种激光晶体中，约290种是掺入稀土作为激活离子的。可见稀土在展开激光晶体材料中的重要作用。在稀土元素中已完成激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11个三价离子和Sm、Dy、Tm三个二价离子。稀土的激光功能是因为稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁而发生的。因为许多稀土离子具有丰厚的能级和他们的4f电子的跃迁，使稀土成为激光晶体不行短少的激活离子，为高新科技供给了许多功能优越的高功率、LD泵浦、可调谐、新波长等掺稀土激光晶体。高功率掺稀土激光晶体首要有掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)、掺钕铝酸钇(Nd：YAP)、掺铝钆稼石榴石(Nd：GGG)和掺钕铝酸镁镧(Nd：LMA)等。其间，Nd：YAG最重要，运用最广，用量最大。国外早已投入出产，在美国Nd：YAG晶体现已商品化，新产品质量安稳，占据世界大部分商场。可调谐激光晶体相同很有目共睹。运用Ce离子的宽带跃迁，从Ce：YLF和Ce：LaF3等晶体中取得可调谐的紫外激光。现在最为有用的和可接连调谐的紫外激光晶体是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。用于LD泵浦激光器的晶体首要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它适宜的泵浦的晶体还有Yb：YAG等。我国的YVO4、Nd：YVO4晶体均已享誉世界商场，据估计其产品现在占世界商场的l/3。在稀土激活离子中常用的是Nd离子，它输出波长为1.06μm。多年来人们一向在进行新波长激光晶体的探究作业。其间比较成功并取得实践运用的有掺Er和Ho的激光晶体。这些晶体输出的波长对人眼安全，大气传输特性好，对战场的烟雾穿透才干强，保密性好，合适军用。并且其波长简单被水吸收，更合适于激光医疗，在表面脱水和生物工程等方面，也将取得运用。现在我国对Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量试制才干，但末构成批量产品。 三、稀土的展开远景 1、稀土在晶体中的运用远景Nd：YAG晶体具有光学均匀性好，机械强度高，物化功能安稳，导热系数高，激光功能杰出及成长工艺老练等长处。正是因为Nd：YAG晶体具有这些优秀的功能，并可在室温下可完成脉冲和接连等多种方法的作业，所以它在军事、工业和医疗等方面取得了广泛的运用，是现在固体激光材料中用量最大的激光晶体。在军事方面，Nd：YAG晶体是运用最广泛的固体激光器的作业物质，是军用固体激光技能的支柱。现在90%以上的军用固体激光器是以Nd：YAG激光晶体为作业物质的。在工业范畴，Nd：YAG晶体因为能取得高功率激光输出而广泛运用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器供应额持续增加，其间高功率激光器的供应坚持微弱气势，其首要原因是全世界轿车制造商持续推出新类型，零部件更多选用激光加工，并且激光加工逐步从运用C02激光器转向选用Nd：YAG激光器。依据LaserFocusWorld的计算，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额为1.17亿美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额2.89亿美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额估计增加8%，达3.12亿美元。医学和医疗范畴，也一向是Nd：YAG激光器的重要运用之一，在所有激光医疗设备中，Nd：YAG激光医疗设备都得到广泛的运用。这不只因其重复频率和均匀功率较高。更首要是其1.06μm波长可用石英光纤导光，因而能够被柔软的传输线传输功率。依据LaserFocusWorld的计算，全世界固体激光器在医疗方面的运用，1997年供应额为1.59亿美元，1998年供应额为2.7亿美元，1999年供应额估计达3.1亿美元。2、稀土在泵浦激光晶体中的运用远景八十年代半导体激光器(LD)取得了重大进展，成为固体激光器的一种新式泵浦源。可用二极管泵浦的激光晶体多种多样，除了传统的激光基质YAG、YLF外，还有高增益YV04等，激活离子除传统Nd离于外，还有Yb、Ho、Tm、Er离子等。Yb：YAG具有许多特色合适高功率LD泵浦，有或许展开成为重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S-FAP晶体将来有或许用于激光核聚变的激光材料，引起人们的重视。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho，：YLF激光晶体的发射波长合适在军事上运用。3、稀土在可调谐激光晶体中的展开远景掺稀土的可调谐激光晶体中除上述的晶体以外，还有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶体的波长在2.84-3.05μm之间接连可调。据计算世界上用的红外寻弹头大部分是选用3-5μm的中波红外勘探器，因而研发Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体，可关于中红外制导武器对立供给有用的搅扰源，具有深远的军事含义。别的，3-5μm的红外光能够用来远距离勘探化学物质，因而可用于反化学战和环境保护。4、稀土在新波长激光晶体中的运用远景稳固展开已有的产品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，进一步进步晶体质量，完成大批量出产。一起要持续加强开辟运用价值大的激光新波段。 四、领会和主张我国较早地展开了激光晶体的研讨与出产，其间华北光电技能研讨所是首要单位。华北光电技能研讨所长时间承当军工研讨使命，具有雄厚的科研才干，具有很强的产品开发才干，不只在科研上取得许多效果，并且在科研效果的转化上也作出了很大的成果。所取得的最重要的科研效果Nd：YAG激光晶体己转化为产品，1985年经过JYN-1型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径为30-35mm，1991年经过JYN-3型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径到达由40-45mm。而现在华北光电子技能研讨所成长的Nd：YAG除毛坯直径到达55-60mm，长度为210mm，并己开始构成规模化出产成为供应国内外的重要产品。 在如前所述的激光晶体杰出展开远景下，进一步开辟稀土产品的国内外商场，建立我国在世界稀土方面的位置，显得尤为重要。我国具有丰厚的稀土矿产资源，在世界上享有必定的位置，适当部分的稀土产品出口在世界上具有必定的竞争力。因而在这样较高的展开起点上，我国稀土供应商有必要争夺自动，大力开发稀土氧化物的出产，除了满意国内商场需求外，还应活跃开发国外商场，推进我国稀土工作的展开，只要这样才干稳固我国已具有的稀土重要出产基地的位置，才干展开成为重要的稀土产品出口商。

据物理学家组织网近日报道，美国犹他州立大学（USU）和俄罗斯南联邦大学的科学家，利用计算机模型设计出比水还轻的超轻晶体铝。发表在较新一期《物理化学杂志》网络版的这一重大突破性成果，有望用于航天飞机和汽车等领域制造超轻部件。科学家模拟设计出比水更轻的超级四面体铝晶体。俄罗斯南联邦大学科学家供图 传统形式的铝晶体虽然是比较轻的金属，但因为其密度（2.7克/立方厘米）大于水的密度（1克/立方厘米)，用其制成的勺子放在充满水的水槽后还是会沉到水底。而这次获得的新晶体密度只有0.61克/立方厘米，不仅密度显著低于传统金属铝，还意味着其能漂浮在水面上。 在新研究中，USU化学家亚历山大·博尔德雷夫带领团队，从分子水平对铝金属进行了全新设计，通过计算机模拟获得了比水更轻的超轻晶体铝。博尔德雷夫表示：“我们使用非常具有创意的方法完成了这次突破——以大家熟知的钻石为基础，将其中的每个碳原子用铝原子取代，得到了类似钻石的四面体结构晶体铝。进一步计算后，我们发现，这是一种非常稳定的全新超轻晶体铝结构。” 由于铝金属拥有非磁性、耐腐蚀且含量丰富、相对便宜和易于生产等诸多优点，这种全新超轻铝结构未来会广泛应用于研制更轻便的航天飞机和汽车部件等方面。博尔德雷夫表示，虽然这种材料的强度等其他特性还有待进一步研究，推测其如何运用还为时尚早，但这次发现的较大突破点在于，为设计全新材料提供了一种创新方法。“我们的创新之处在于，可完全基于一种已知结构来设计新材料。”

幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。 这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，而由于一项技能的严重瓶颈，人们现已等待了很久了。可是现在，科学家们现已找到了解决方案。 这项技能革新由来自麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。 “一旦咱们能以既牢靠又实惠的办法取得纯度很高的纳米管，那么许多电子产品的开展都会变得非常迅速。”艾利克斯·阿德罗诺夫(AlexAdronov)如此说道，他是麦克马斯特大学的一位化学教授。 碳纳米管就像一根头发丝儿相同，可是其直径一般在一到几十个纳米之间，长度则远大于其直径。清华大学魏飞教授带领的的团队制备出了世界上最长的碳纳米管，其单根长度能够到达半米以上。碳纳米管作为具有必定柔性导电才能的纳米材料，一向肩负着能变革硅基电脑和电子设备的希望。可是这种材料一向有个缺点，就是无法在制备进程中将金属型碳纳米管和半导体型的碳纳米管别离开来，由于在制备进程中这两者都是一同发生的，此进程引进加热碳基气体直至纳米管的团簇构成，呈黑雾状。 在碳纳米管制备进程的最终阶段，半导体型碳纳米管会和金属型你中有我，我中有你一般地混在一同。虽然这两种碳纳米管都非常有价值，可是有必要分隔运用，由于只要纯的碳纳米管(半导体型或许金属型)才能在器材层面得到使用，所以有用的别离技能也就成了碳纳米管走向使用的一个技能难点。 全球科学家现已花了许多的时刻来测验各种别离技能。虽然已有研讨者研制出一种高分子试剂，能和半导体型的碳纳米管混兼并一同被溶剂冲刷走，然后经过后期的提取取得半导体型碳纳米管，可是提取金属型碳纳米管的办法现在发展缓慢。 而现在，阿德罗诺夫课题组机敏地发现了这种办法：他们将能别离半导体型碳纳米管的高分子试剂的电学特性倒置，就能得到了只别离金属型碳纳米管的新式高分子试剂。 课题组的这一成就与其他试验室搭档的作业也休戚相关，麦克马斯奸细学院和加拿大电镜中心都向该课题组委派了专家学者，还为他们供给了许多试验设备。 对此，阿德罗诺夫表明非常感谢，乃至这么说：“世界上没有什么地方能完结这么好的跨学科研讨。” 那么下一步是什么呢?阿德罗诺夫表明将倾尽课题组所有人的尽力寻觅能更高效别离碳纳米管的高分子试剂，并将这一进程以商业出产的标准完善。

镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂是一种电池材料，锂电池用正极材料--镍钴锰酸锂，俗称三元材料，化学成分Li1+zM1-x-yNixCoyO2，是由氢氧化镍钴锰和锂原材料混合均匀后经三温区烧结得到。该材料比容量高，循环特性好，晶体结构理想，且制备工艺简单，运行成本低，生产周期短，产品性能稳定，是一种更经济，更安全的锂离子电池的正极材料，必将取代其他锂离子电池正极材料。高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法，一种高密度锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的制备方法，其特征在于：包括将镍化合物、钴化合物、锰化合物混合、造粒，以３～１０℃／ｍｉｎ的升温速率，通过在一定温度和一定时间下进行第一次烧结，得到中间产物镍钴锰的氧化物（Ｎｉ↓［１／３］Ｃｏ↓［１／３］Ｍｎ↓［１／３］）↓［３］Ｏ↓［４］；然后将镍钴锰的氧化物与一定比例的锂化合物均匀混合，以３～１０℃／ｍｉｎ的升温速率，在高温下，通过一定时间进行第二次烧结，再将烧结产物经过粉碎、粒度分级后得到高密度的镍钴锰酸锂。镍钴锰酸锂在电池材料方面的应用十分广泛。锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，广泛应用于各种便携式电动工具、电子仪表、移动电话、笔记本电脑、摄录机、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景.正极材料是锂离子电池的重要组成部分,是目前锂离子电池中成本最高的部分。钴酸锂（LiCoO2）是目前唯一已经大规模 产业 化并广泛应用于商品锂离子电池的正极材料，然钴酸锂的年需求量已超过1万吨，从而导致钴价大幅攀升，钴资源短缺已开始制约 产业 发展。新型锂离子正极材料----复合氧化物镍钴锰酸锂是一种容量比较高的材料，其比容量比钴酸锂高出30%以上，和钴酸锂有相同的上下限电压，而且安全性也相对较好， 价格 相对较低，与电解液的相容性好，循环性能优异，更为重要的是其成本仅为钴酸锂的一半，是非常有前途的正极材料。此材料正逐步取代钴酸锂而成为在小型通讯和小型动力领域应用的主流正极材料。复合氧化物镍钴锰酸锂材料制备的关键是保证镍、钴、锰三元素的分子级混合，并控制其合理的粒度大小和分布。

锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂 尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有 价格 低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。    合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键,锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其 产业 化,掺杂是提高其性能的一种有效方法。掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的 金属 离子,能显著改善其循环性能。 锰酸锂与钴酸锂,三元等其他正极材料相比最大的优点是 价格 便宜,最大的缺点是容  锰酸锂量低(只能发挥到100-110,河南思维典型值:105),压实低，导致不太好压.是钴酸锂和三元材料的过渡产品.在动力电池方面 很有可能被三元取代 。    锰酸锂结构：LiMn2O4是一种典型的离子晶体，并有正、反两种构型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常数a=0.8245nm，晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积(ABCABC….，相邻氧八面体采取共棱相联)，锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4结构中锂作有序排列：锂有序占据1/16氧四面体间隙)，锰占据氧1/2八面体间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子，32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构的晶胞边长是普通面心立方结构(fcc)型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。每两个共面的立方单元属于不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元有四个氧离子，它们均位于体对角线中点至顶点的中心即体对角线1/4与3/4处。其结构可简单描述为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面体位置(16d)由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据，八面体的16c位置全部空位，氧离子占据八面体32e位置。该结构中MnO6氧八面体采取共棱相联，形成了一个连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了一个由四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c共面形成的三维空道。当锂离子在该结构中扩散时，按8a-16c-8a顺序路径直线扩散(四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的能垒)，扩散路径的夹角为107°，这是作为二次锂离子电池正极材料使用的理论基础。   市场 人士表示，锰酸锂和锰酸锂电池 行业 的发展前景广阔。

锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂 尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子 电池 的正极材料。    合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池[有色商机 : 铅酸蓄电池]电极材料的关键,锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化,掺杂是提高其性能的一种有效方法。掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的 金属 离子,能显著改善其循环性能。 锰酸锂与钴酸锂,三元等其他正极材料相比最大的优点是价格便宜,最大的缺点是容  锰酸锂量低(只能发挥到100-110,河南思维典型值:105),压实低，导致不太好压.是钴酸锂和三元材料的过渡产品.在动力电池方面 很有可能被三元取代 。    锰酸锂结构：LiMn2O4是一种典型的离子晶体，并有正、反两种构型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常数a=0.8245nm，晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积(ABCABC….，相邻氧八面体采取共棱相联)，锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4结构中锂作有序排列：锂有序占据1/16氧四面体间隙)，锰占据氧1/2八面体间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子，32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构的晶胞边长是普通面心立方结构(fcc)型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。每两个共面的立方单元属于不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元有四个氧离子，它们均位于体对角线中点至顶点的中心即体对角线1/4与3/4处。其结构可简单描述为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面体位置(16d)由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据，八面体的16c位置全部空位，氧离子占据八面体32e位置。该结构中MnO6氧八面体采取共棱相联，形成了一个连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了一个由四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c共面形成的三维空道。当锂离子在该结构中扩散时，按8a-16c-8a顺序路径直线扩散(四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的能垒)，扩散路径的夹角为107°，这是作为二次锂离子电池正极材料使用的理论基础。    市场人士表示，锰酸锂和锰酸锂电池行业的发展前景广阔。本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

影响正极极片压实密度的主要因素主要有以下四点：①材料真密度②材料形貌③材料粒度分布④极片工艺。1、材料真密度几种商业正极材料的真密度和目前所能达到的压实密度见表(表中所选三元材料为NCM111)，可以看出，几种材料的真密度：钴酸锂>三元材料>锰酸锂>磷酸铁锂，这和压实密度的规律一致。需要指出的是，不同组分三元材料的真密度随组分的变化而变化。几种商业正极材料的真密度和压实密度范围2、材料形貌三元材料和钴酸锂的真密度差别并不大，从上表可以看出，NCM111和钴酸锂的真密度只差0.3g·cm-3，压实密度却比钴酸锂低0.5g·cm-3，甚至更高，导致这个结果的原因很多，但最主要的原因是钴酸锂和三元材料的形貌差别。目前商业化的钴酸锂是一次颗粒，单晶很大，三元材料则为细小单晶的二次团聚体，如图所示。从图中可看出，几百纳米的一次颗粒团聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙;而制备成极片后，球和球之间也会有大量的空隙。以上原因使三元材料的压实密度进一步降低。钴酸锂和三元材料SEM图3、材料粒度分布等径球在堆积时，球体和球体之间会有大量的空隙，若没有合适的小粒径球来填补这些空隙，堆积密度就会很低。所以合适的粒度分布能提高材料的压实密度，而不合理的粒度分布则造成压实密度显著降低。4、极片工艺极片的面密度，黏结剂和导电剂的用量都会影响压实密度。常见导电剂和黏结剂的真密度见如表。从表中可以看出，常见导电剂和黏结剂的真密度材料的真密度对压实密度的影响是无法改变的，但从压实密度和真密度的对比中可以看出，三元材料的压实密度还有很大的提升空间。如何提高压实密度目前提高压实密度的方法主要从材料形貌、材料粒度分布、极片工艺三方面入手。例如将三元材料的形貌制备成和钴酸锂类似的大单晶;优化三元材料粒度分布;极片制作时使用导电性好的导电剂以降低导电剂用量，调浆过程高速分散，使导电剂和黏结剂均匀分散等等。下面是从优化三元材料形貌和粒度方面来提升三元材料压实密度的实例。1、优化形貌常见几种三元材料的形貌及其极片(辊压后)的SEM图如图所示。其中(a)、(c)、(e)为三种不同形貌的三元材料的SEM图，放大倍数相同。(b)、(d)、(f)分别为(a)、(c)、(e)的辊压后极片低倍SEM图。(a)所示是最常见的三元材料形貌，即小单晶的二次团聚体，其辊压后的极片SEM图如(b)所示，二次颗粒之间有较大空隙，且部分二次颗粒已经被压碎，部分没有接触到黏结剂的小单晶已经脱落;(c)的形貌为一次单晶三元材料，但比(a)的单晶稍大一些，从其对应极片(d)可以看出，单晶颗粒之间有少量空隙，因为不存在二次颗粒破碎的问题，所以只要黏结剂分散均匀，便不存在单晶从极片脱落的问题;(e)虽然也是二次团聚体，但是单晶很大，单晶和单晶之间接触并不是很紧密，从其对应极片(f)可以看出，颗粒和颗粒之间的空隙很少，如果使用高速混合机来制备浆料，效果会更好。图中(a)、(c)、(e)三种形貌的材料对应的压实密度结果对应(g)中的a、c、e。从图中可以看出，(a)形貌的材料压实密度最低，但和(c)的压实密度相差不多，(e)的压实密度比(a)和(c)的高很多，已经达到3.9g·cm-3。不同形貌三元材料及其极片SEM图、压实密度对比2、优化粒度分布D50接近的材料，若D10、D90、Dmin、Dmax有差别，也会造成压实密度不同。粒度分布太窄或粒度分布太宽都会使材料压实密度降低。对于粒度分布的影响，有的电池厂家会对正极材料生产商提出要求，而有的电池厂家则通过混合不同粒度分布的产品来达到提高压实密度的目的，如图所示。

锂 电池 的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。近年来，中国锂电池产量已大幅提升，锂电池正极材料也已经从单一的钴酸锂材料，发展到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料齐头并进的阶段。    金瑞科技作为国内最专业的 电解锰 生产企业,拥有电解锰产能4万吨,2008年产量约占全球市场份额的3%;四氧化三锰年产能2万吨左右,市场占有率50%以上。近年来公司通过金丰锰业、获得松桃金瑞矿业和黔东锰矿各50%股权等方式以提高产能及矿山自给率。目前电解锰行业需求出现积极信号。我们预计,未来两年在政府淘汰落后产能的治理中,公司有望进一步扩大市场份额。    公司控股的子公司金天能源材料于2005年12月率先在国内自主研发出了覆钴氧化型氢氧化镍新产品,并建成了1000吨/年的主要用于制作高品质镍氢二次电池以及动力电池产品生产线。目前金天能源主要为比亚迪和日本汤浅供应镍氢电池正极,经过近两年的发展,覆钴氧化型氢氧化镍新产品已经打入了日本电池企业在国内的合资电池厂等高端市场;同时,公司项目系列产品中的动力型氢氧化镍品种已通过了日本松下电池企业的性能检测。目前国内氢氧化镍总需求量约为16000吨/年,其中,高品质的覆钴氧化型氢氧化镍产品仅有不到2000吨/年的生产规模,而金天能源目前拥有氢氧化镍产能2000吨,覆钴氧化型氢氧化镍产能1000吨/年,预计公司能充分享受到行业成长的前景。　　此外,公司开展了磷酸亚铁锂制备技术的研究和镍钴锰酸锂三元材料的研究,其中磷酸亚铁锂项目已取得了良好的结果,镍钴锰酸锂三元材料的开发也取得了较好的结果,并获得了科技部75万元的院所基金资助。随着国家鼓励发展电动汽车,大力提倡开发锂离子动力电池,公司电源材料必将受益。 本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

一、基本介绍钴是银白色的金属。钴在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。 。钴一种非常稀缺的小金属资源，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称，是重要的战略资源之一。钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中，独立钴矿物极少，陆地资源储量较少，海底锰结核是钴重要的远景资源。二、钴的用途及应用领域目前，钴主要用于电池材料、高温合金、硬质合金、催化剂等领域。电池行业和高温合金行业是最大的两块用钴领域，电池行业用钴量占比约为59%，其次是高温合金用钴量所占比约为 15%，硬质合金和金刚石工具行业、硬面材料、陶瓷和催化剂行业分别占比约为7%、 3%、 4%和 4%。（一）电池材料目前钴的消耗量近40%用于充电电池材料，如用于锂离子电池的钴酸锂，用于镍氢电池的氧化亚钴等。钴最主要的用途是用于锂电池，锂离子电池的核心之一是它的正极材料，其中要用到钴酸锂(LiCoO2), 钴酸锂属于固体电解质，具有高能量密度和高的环保安全性。锂电池的优势在于电压范围宽，高能量密度，环保(和Ni-Cd、Ni-Mn相比较)。作为锂电池主要材料的钴酸锂的世界需求量2008年为3.29万吨（折合金属钴为1.97万吨)，产锂电池的主要国家集中在亚洲，分别是日本占40%(32%)、韩国占到30%(22%)中国占到28%(44%)，其中括号内为实际生产份额因为不少贴牌日本、韩国产的、实际产地在中国。（二）磁性材料钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下，失去磁性的温度叫居里点。铁的居里点为769℃，镍为358℃，而钴可达1150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。振动环境下，一般磁性钢失去差不多1/3的磁性。而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性，被大量应用于高性能磁性材料的制造。磁性材料是重要的功能材料，在电子工业和高科技领域起着非常重要的作用。钴在磁性材料领域应用分布如下：70%用于Alnico 永磁合金，20%用于Smco合金，10%用于其他稀土永磁材料。近几年来，不仅磁性材料的产量增加了很多，而且磁体市场的结构也发生了很大的变化。从世界范围来看，铝镍钴磁体的产量呈下降趋势，但近几年来我国进行的大规模电网改造使铝镍钴磁体的产量维持在2000吨左右，而衫钴合金的产量有逐年上升的势头。（三）硬质合金与超级合金含有一定量钴的刀具钢可以显著提高钢耐磨性和切削性能，钴将合金组成中其他金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高3-7倍。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度。温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显露无遗，特别适合用于制作高效率的高温发动机和汽轮机等，因此钴基合金被广泛地应用在航空航天和现代军事领域中。在航空涡轮发动机的结构材料中使用含20%-27%铬的钴基合金 可在不使用任何保护涂层的条件下 材料达到很高的抗氧化性。核反应堆供热工作室热介质涡轮发动机可以不检修而连续运转一年以上。

 锰酸锂，合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键,锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其 产业 化,掺杂是提高其性能的一种有效方法。掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的 金属 离子,能显著改善其循环性能。 锰酸锂与钴酸锂,三元等其他正极材料相比最大的优点是 价格 便宜,最大的缺点是容量低(只能发挥到100-110,河南思维典型值:105),压实低，导致不太好压.是钴酸锂和三元材料的过渡产品.在动力电池方面 很有可能被三元取代 。   锰酸锂-特点:锰酸锂与钴酸锂,三元等其他正极材料相比最大的优点是 价格 便宜,最大的缺点是容量低(只能发挥到100-110,河南思维典型值:105),不太好压.是钴酸锂和三元材料的过渡产品.锰酸锂比表面积研究是非常重要的，锰酸锂的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。真正完全自动化智能化比表面积测试仪产品，才符合测试仪器 行业 的国际标准，同类国际产品全部是完全自动化的，人工操作的仪器国外早已经淘汰。真正完全自动化智能化比表面积分析仪产品，将测试人员从重复的机械式操作中解放出来，大大降低了他们的工作强度，培训简单，提高了工作效率。真正完全自动化智能化比表面积测定仪产品，大大降低了人为操作导致的误差，提高测试精度。F-Sorb2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。   锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂，尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有 价格 低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。   锰酸锂的生产目前 市场 上主要的锰酸锂有AB两类，A类是指动力电池用的材料，其特点主要是考虑安全性及循环性。B类是指手机电池类的替代品，其特点主要是高容量。　 锰酸锂的生产主要以EMD和碳酸锂为原料，配合相应的添加物，经过混料，烧成，后期处理等步骤而生产的。从原材料及生产工艺的特点来考虑，生产本身无毒害，对环境友好。不产生废水废气，生产中的粉末可以回收利用。因此对环境没有影响。　　 

当下主流的手机，平板电脑，笔记本等电子设备使用的电池材料主成分为钴酸锂类。然而，高含量钴溶液基体的情况下测量铅元素，由于受到了光谱之间的相互干扰，然而使分析变得困难。日立ICP(型号PS3520UVDD)拥有真空紫外波长的观察区域，可从不同波长分析线的区分来改善诸如此类的干扰情况。 1. PS3520UVDD拥有130nm处波长的对应可能。(普通分光器一般只能达到160nm的短波长) 2. 因此，铅元素在短波长143.396nm处不受钴元素特征波长的干扰影响。 3.铅143.396nm波长的检测下限值(DL)可达8ppb，使钴基体下的铅痕量分析成为可能。

 锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与 价格 。近年来，中国锂电池 产量 已大幅提升，锂电池正极材料也已经从单一的钴酸锂材料，发展到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料齐头并进的阶段。    金瑞科技作为国内最专业的电解锰生产企业,拥有电解锰产能4万吨,2008年 产量 约占全球 市场 份额的3%;四氧化三锰年产能2万吨左右, 市场 占有率50%以上。近年来公司通过金丰锰业、获得松桃金瑞矿业和黔东锰矿各50%股权等方式以提高产能及矿山自给率。目前电解锰 行业 需求出现积极信号。我们预计,未来两年在政府淘汰落后产能的治理中,公司有望进一步扩大 市场 份额。    公司控股的子公司金天能源材料于2005年12月率先在国内自主研发出了覆钴氧化型氢氧化镍新产品,并建成了1000吨/年的主要用于制作高品质镍氢二次电池以及动力电池产品生产线。目前金天能源主要为比亚迪和日本汤浅供应镍氢电池正极,经过近两年的发展,覆钴氧化型氢氧化镍新产品已经打入了日本电池企业在国内的合资电池厂等高端 市场 ;同时,公司项目系列产品中的动力型氢氧化镍品种已通过了日本松下电池企业的性能检测。目前国内氢氧化镍总需求量约为16000吨/年,其中,高品质的覆钴氧化型氢氧化镍产品仅有不到2000吨/年的生产规模,而金天能源目前拥有氢氧化镍产能2000吨,覆钴氧化型氢氧化镍产能1000吨/年,预计公司能充分享受到 行业 成长的前景。　　此外,公司开展了磷酸亚铁锂制备技术的研究和镍钴锰酸锂三元材料的研究,其中磷酸亚铁锂项目已取得了良好的结果,镍钴锰酸锂三元材料的开发也取得了较好的结果,并获得了科技部75万元的院所基金资助。随着国家鼓励发展电动汽车,大力提倡开发锂离子动力电池,公司电源材料必将受益。 

1，钴首要用于制取合金。含有一定量钴的刀具钢能够显着地进步钢的耐磨性和切削性能。 2，航空航天技术中运用最广泛的合金是镍基合金，也能够运用钴基合金，但两种合金的“强度机制”不同。在温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性显现无遗。关于制作高效率的高温发动机，钴基合金适可而止。在航空涡轮机的结构材料运用含20%-27%铬的钴基合金，能够不要维护覆层就能使材料达高抗氧化性。 3， 钴金属在电镀、玻璃、染色、医药医疗等方面也有广泛运用 4， 用碳酸锂与氧化钴制成的钴酸锂是现代运用最遍及的高能电池正极材料。 5，钴还可能用来制作，一种理论上的***或,装于钴壳内,爆破后可使钴变成丧命的放射性尘土。

一、磷酸铁锂简介　　磷酸铁锂的晶格结构图 磷酸铁锂在自然界中以磷铁锂矿的形式存在，具有有序的橄榄石结构。磷酸锂铁化学分子式为：LiMPO4，其中锂为正一价;中心金属铁为正二价;磷酸根为负三价，常用作锂电池正极材料。磷酸铁锂电池的应用领域有：储能设备、电动工具类、轻型电动车辆、大型电动车辆、小型设备和移动电源，其中新能源电动车用磷酸铁锂约占磷酸铁锂总量的45%。 二、磷酸铁锂作锂电正极材料与其他锂电池正极材料相比，橄榄石结构的磷酸铁锂更具有安全、环保、廉价、循环寿命长、高温性能好等优点，是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。 安全性能高 磷酸铁锂晶体中有稳固的P-O键，难以分解，在过充和高温时不会结构崩塌发热或生成强氧化物，过充安全性较高。 循环寿命长 铅酸电池的循环寿命在300次左右，使用寿命在1~1.5年之间。而磷酸铁锂电池循环次数可达2000以上，理论上使用寿命能达7~8年。 高温性能好 磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂和钴酸锂只有200℃左右。 环保 磷酸铁锂电池一般被认为不含重金属和稀有金属，无毒，无污染，是绝对的绿色环保电池。 磷酸铁锂作为正极材料的充放电作用机理不同于其他传统材料，其充放电参与电化学反映的是磷酸铁锂的磷酸铁两相，充放电反应如下： 充电反应：放电反应：充电时，Li+ 从LiFePO4中脱离出来，Fe2+ 失去一个电子变成Fe3+;放电时，Li+ 嵌入磷酸铁中变成LiFePO4 。Li+的变化发生在LiFePO4 / FePO4 界面，因此其充放电曲线非常平坦，电位也较稳定，适合做电极材料。 三、磷酸铁锂的制备 制备磷酸铁锂的原料丰富。部分常见锂源、铁源、碳源、磷源如下： 磷酸铁锂粉体的制备在一定程度上会影响其作为正极材料的性能。目前制备磷酸铁锂的方法很多，如高温固相反应法、碳热还原法以及尚未规模化的水热法、喷雾热解法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。 1.高温固相反应法 高温固相反应法是制备磷酸铁锂是目前发展最为成熟也是使用最广泛的方法。将铁源、锂源、磷源按化学计量比均匀混合干燥后，在惰性气氛下，首先在较低温度(300~350℃)下烧结5~10h，使原材料初步分解，然后再在高温(600~800℃)下烧结10~20h得到橄榄石型磷酸铁锂。高温固相法合成磷酸铁锂工艺简单，制备条件容易控制，缺点是晶体尺寸较大，粒径不易控制、分布不均匀，形貌也不规则，产品倍率特性差。 2.碳热还原法 碳热还原法是在原材料混合中加入碳源(淀粉、蔗糖等)做还原剂，通常和高温固相法一起使用，碳源在高温煅烧中可以将Fe3+ 还原为Fe2+，避免了反应过程中Fe2+变成Fe3+，使合成过程更加合理，但是反应时间相对较长，对条件的控制更为严苛。 3.喷雾热解法 喷雾热解法是一种得到均匀粒径和规则形状的磷酸铁锂粉体的有效手段。前驱体随载气喷入450~650℃的反应器中，高温反应后得到磷酸铁锂。喷雾热解法制备的前驱体雾滴球形度较高、粒度分布均匀，经过高温反应后会得到类球形的磷酸铁锂。磷酸铁锂球形化有利于增加材料的比表面积，提高材料的体积比能量。 4.水热法 水热法属于液相合成法，是指在密封的压力容器中以水为溶剂，通过原料在高温高压的条件下进行化学反应，经过滤洗涤、烘干后得到纳米前驱体，最后经高温煅烧后即可得到磷酸铁锂。水热法制备磷酸铁锂具有容易控制晶型和粒径，物相均一，粉体粒径小，过程简单等优点，但需要高温高压设备，成本高，工艺比较复杂。 除上述方法外还有共沉淀法、溶胶-凝胶法、氧化-还原法、乳化干燥法、微波烧结法等多种方法。 四、总结  尽管磷酸铁锂的制备方法较多，但是除高温固相反应法得以工业化应用以外，大都处于实验室研究阶段。随着对磷酸铁锂制备及改性等技术研究的不断深入，磷酸铁锂作正极材料的产业化速度也会不断加快

锂离子电池是20世纪90年代敏捷开展起来的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。电池材料分为正极材料、负极材料、隔阂、电解液等。正极材料是制作锂离子电池的要害材料之一，占有电池本钱的25%以上，其功能直接影响了电池的各项功能指标，在锂离子电池中占有中心方位。 现在已产业化的锂离子电池用正极材料首要有钴酸锂、改性锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。研讨发现，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好地兼备了上述材料的长处，并在必定程度上补偿其缺乏，具有高比容量、循环功能安稳、本钱相对较低、安全功能较好等特色，被认为是用于混合型动力电源的抱负挑选，以及能替代LiCoO2的最佳正极材料。 三元材料的组成结构和特性 三元材料有着与LiCoO2类似的α-NaFeO2单相层状结构，其间，Li原子在3a方位，金属原子Ni、Co和Mn自在散布在金属层的3b方位，而O原子坐落6c位。 Ni是材料的首要活性物质之一，在充放电进程中，首要是Ni2+和Ni4+发作彼此转化。经过引进Ni，可进步材料的容量。 Co也是材料的首要活性物质之一，能很好地安稳材料的层状结构，一同Co3+的掺入能够按捺Ni2+进入Li+的3a方位，便于材料深度放电，然后进步了材料的放电容量。 Mn4+有着杰出的电化学慵懒，不同于Mn3+。Mn3+在材料充放电进程中会参加电极的氧化-复原反响，Mn4+在循环进程中不参加氧化-复原反响，使材料一直坚持着安稳的结构。 因而，层状结构的三元材料归纳了单一组分材料的长处，其功能优于单一组分，具有显着的三元协同效应。其根本物性和充放电渠道与LiCoO2附近，却又具有报价和环境友好优势，具有很好的市场前景。 三元材料的制备 三元材料中各元素的化学计量等到散布均匀程度是影响材料功能的要害因素，偏离了化学计量比或组成元素散布不均匀，都会导致材料中杂相的呈现。不同的制备办法对材料的功能影响较大。现在组成三元材料的办法首要有高温固相法、共沉积法、喷雾干燥法、水热法、溶胶凝胶法等。其间水热法和溶胶凝胶法因为受制备办法的约束，不适合于工业化出产。下面介绍完成产业化的几种制备办法。 高温固相法 高温固相法一般先将金属盐和锂盐按化学计量比以各种方式混合均匀，然后高温烧结直接得到产品。常用金属盐首要有金属氧化物、金属氢氧化物等。 共沉积法 共沉积法以沉积反响为根底，研讨证明，共沉积法是制备球形三元材料的最佳办法，也是现在工业化遍及选用的制备工艺。依据运用沉积剂的不同能够分为氢氧化物共沉积法、碳酸盐共沉积法。 喷雾干燥法 喷雾干燥法也是现在材料工业化制备比较看好的一种办法。该法制备的材料非常均匀，颗粒纤细，在材料的化学计量组成、描摹和粒径散布上具有优势，并且能够自动化操控，可连续出产，制备能力强。 三元材料的研讨现状 在曩昔的十几年间，镍钴锰三元材料已得到较为深入细致的研讨，功能水平不断进步。现在的研讨除了对镍钴锰三元材料动力电池的功能进行测验外，更多的是对镍钴锰三元材料进行改性，进一步进步材料的循环寿数和安全性。 不同组分的三元材料 除了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研讨外，该系统其他计量比的正极材料也有必定的研讨成果。国海鹏等[5]制备了正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2并研讨了其功能，选用固相法得出了具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2。 三元材料与其他材料的混粉 三元材料和LiMn2O4混合用于锂离子动力电池正极，在商业上已有使用。混合材料不只能够满意动力电池安全性的需求，并且碱性较强的三元材料还能按捺电解液中微量对LiMn2O4的溶解效果，改进正极材料的高温功能。 核 - 壳结构的三元材料 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较高的比容量，而LiNi0.5Mn0.5O2具有很好的热安稳性。将两种材料掺合到一同，构成一种核(Li-Ni0.8Co0.1Mn0.1O2)-壳(LiNi0.5Mn0.5O2)结构的三元材料，归纳了两种材料的长处，能有效地按捺材料中Co的溶解，进步循环安稳性。该材料在1C、3.0~4.3V、600次充放电后容量坚持率为96%，一同具有杰出的热安稳性。 结语 现有产业化的钴酸锂、改性锰酸锂和磷酸铁锂在根底研讨方面现已没有技能打破，其能量密度和各种首要技能指标现已挨近其使用极限，三元材料是未来研制和产业化的干流，依据其使用范畴的不同，分别向高密度化和高电压化开展。未来的开展方针是将三元材料的压实密度进步到3.9g/cm3以上，充电电压到达4.5V，可逆比容量到达200 mAh/g，电极能量密度比钴酸锂高25%，然后全面替代钴酸锂，成为小型通讯和小型动力范畴使用的干流正极材料。

锂离子电池因其具有能量密度高、自放电流小、安全性高、可大电流充放电、循环次数多、寿命长等优点，越来越多地应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域。锂电池产业已经成为国民经济发展的重要产业方向之一。目前，锂离子电池正极材料分为以下几类：①具有层状结构的钴酸锂、镍酸锂正极材料;②具有尖晶石结构的锰酸锂正极材料;③具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料;此外还有三元材料。磷酸铁锂正极材料的理论比容量为170mA/g，电压平台为3.7V，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能，因此成为现今动力、储能锂离子电池领域研究和生产开发的重点。LiFePO4基本性能LiFePO4基本结构磷酸铁锂正极材料具有正交的橄榄石结构，pnma空间群，如图1所示。在晶体结构中，氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积的方式排列。Fe与Li分别位于氧原子八面体中心4c和4a位置，形成了FeO6和LiO6八面体。LiFePO4充放电原理磷酸铁锂电池充放电的过程是在LiFePO4与FePO4两相之间进行的，如图2所示，其具体机理为:在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出。充电时，Li+从正极脱出，迁移到晶体表面，在电场力的作用下，经过电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到负极晶体表面进而嵌入负极晶格，负极处于富锂状态。与此同时，电子经正极导电体流向正极电极，经外电路流向负极的集流体，再经负极导电体流到负极，使负极的电荷达到平衡。锂离子从正极脱出后，磷酸铁锂转化为磷酸铁;而放电过程则相反。其充放电反应式可表示成式(1)和式(2)充电时放电时LiFePO4改性由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。掺杂法掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高LiFeP04材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子主要有T14+、CO2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+。包覆法在LiFeP04材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效方法，碳可以起到以下几个方面的作用：①抑制LiFeP04晶粒的长大，增大比表面积;②增强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的作用，避免Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径;⑤吸附并保持电解液的稳定。材料纳米化相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散是电池放电的最主要也是决定性的控制步骤。由于LiFeP04的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。纳米材料的优点主要有：①纳米材料具有高比表面积，增大了反应界面并可以提供更多的扩散通道;②材料的缺陷和微孔多，理论储锂容量高;③因纳米离子的小尺寸效应，减少了锂离子嵌入脱出深度和行程;④聚集的纳米粒子的间隙缓解了锂离子在脱嵌时的应力，提高了循环寿命;⑤纳米材料的超塑性和蠕变性，使其具有较强的体积变化承受能力，而且可以降低聚合物电解质的玻璃化转变温度。Ren等对纳米化的磷酸铁锂制备进行了详细的研究，他们利用亲水性的碳纳米颗粒作为模型制备出介孔磷酸铁锂正极材料。发现其具有亚微米大小的颗粒中心在2.9nm和30nm的双峰孔分布，介孔的引入也有利于电解质的流动和锂离子的扩散。在1C倍率下，放电比容量为137mA·h/g。在30C高倍率充放电后，材料的容量仍能恢复到160mA·h/g。可以看出纳米化的磷酸铁锂电化学性能得到了显著地提升。从长杰等利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁，并以此为铁源，通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形磷酸铁锂正极材料。经分析检验结果表明，材料的首次放电比容量达161.8mA·h/g，库仑效率为98.3%，室温下在0.2℃、0.5℃,1℃, 2℃及5℃倍率充放电其首次放电比容量分别为156.5mA·h/g, 144mA·h/g,138.9mA·h/g,125.6mA·h/g和105.7mA·h/g，材料具有较好的电化学性能。Chen等以偏磷酸亚铁和石墨的纳米层状模板，通过水热法制备出拥有纳米层状形态的LiFeP04颗粒。通过SEM分析，尽管原纳米层模板LiFeP04纳米层模板之间存在差异，但最终得到的LiFeP04模板的纳米层状态保存完好。拉曼光谱表明，原纳米有机基团的分层模板成功地转换成细小的具有有序石墨结构的碳颗粒，并很好地分散在层状LiFeP04颗粒之间。经使用循环伏安法和电阻抗法评估，锂离子扩散系数分别是1.5X10-11cm2/s和3.1X10-13cm2/s，而电子电导率为3.28mS/cm，远远高于普LiFeP04的电导率(结语采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性方法对磷酸铁锂正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。其中离子掺杂通过掺杂导电性好的离子，改变了颗粒大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高了材料电子的电导率和锂离子的扩散率;包覆主要以碳包覆为主，抑制LiFeP04晶粒的长大，增大了比表面积，从而增强粒子间和表面电子的导电率;材料的纳米化一方面增大了材料的比表面积，为界面反应提供更多的扩散通道，另一方面，缩短了离子扩散的距离，减小了锂离子在脱嵌时的应力，提高循环寿命。此外，磷酸铁锂正极材料改性方面仍存在一些不足，如离子掺杂改进材料的导电率和锂离子扩散速率方面仍存在分歧;纳米材料的制备工艺、生产成本要求较高;此外，除了考虑实验室条件下的可行性研究外，还要考虑大规模工业化的生产要求，这些都有待于进一步研究。因此，通过以上方法来全面提高磷酸铁锂的综合性能仍然是当前和今后该领域研究和应用的主要发展方向之一。文章选自：《化工进展》 作者：张克宇，姚耀春

支持中国钴行业振兴的可行性 2.1 中国钴行业处在历史发展的关键时期     中国钴行业因发展较晚，在总体规模上刚刚具备了与世界巨头美国OMG、比利时UMICORE竞争的实力，中国钴产品，特别是钴高科技材料产品（如钴酸锂、四氧化三钴、钴粉、高纯钴盐等）近二年开始大规模出口。但资源控制水平、科技水平、环保水平等方面还有一定的差距。估计还有5-10年，中国钴行业可以诞生1-2家世界领先的钴企业，在综合竞争力位居位居全球前三位。     由于2008年中国钴行业在金融风暴中损失惨重，特别是率先走出国门，在非洲开拓资源的行业领军企业。由于从非洲（特别是从刚果）进口矿石到中国陆路与海路行程非常长，导致原料周转周期长，库存原料与产品跌价损失特别严重，企业实力受到严重削弱，急需国家政策的扶持与关怀。否则有可能这批领军企业2-3年内都走不出困境，更不用论与跨国巨头在国际市场的竞争了。 2.2 中国钴行业具备了可持续发展的资源储量     中国钴企业从2006年开始陆续在刚果、赞比亚等国家争取钴资源，而且中国中铁等央企也在2007年开始进入了刚果争取钴资源，并且成立了华刚矿业股份有限公司（掌握了约63万吨钴储量），轰动了世界。中冶、湖南有色、江业钨业等企业也在菲律宾、澳大利亚、新喀里多利亚等地掌握了不少钴资源，据不完全统计，掌握在中国企业手中的钴储量约150万吨，可保证中国钴行业进行20-30年的开发建设，使中国钴行业具备了可持续发展的基础。 2.3 中国钴行业具备了可持续发展的关键技术     中国钴行业的发展得益于老一辈科技工作者的勤劳智慧，他们把稀土的萃取技术应用到了钴的冶炼上，正是以萃取为核心的钴湿法冶炼技术，使得中国钴行业走在了当今世界的前列。钴的湿法冶炼技术使得原来钴矿经过火法制成金属钴再溶解制成钴盐，进成制成钴材料的传统工艺路线，缩短为直接将钴矿制成钴盐，进而制做钴材料，大大了成本，而且解决了火法冶炼中的废气治理问题。     中国钴新材料的技术在中南大学、北京大学等学校与科研院所的支持下，近年来也得到了飞速的发展，北京当升、湖南瑞翔的钴酸锂，浙江华友、甘肃金川的四氧化三钴已经达到世界先进水平，实现了连续批量出口。     因此中国钴行业无论是在钴冶炼，还是在钴新材料的技术上基本做到了与世界同步，有的技术已经达到了世界领先水平，具备了促使中国钴行业可持续发展的核心技术。 2.4 中国钴行业在规模上已经位处全球行业的领头地位     目前中国钴行业在产能规模、企业数量上已经居世界第一位，从2006年开始，世界钴发展协会每年的年会上都会邀请中国代表进行发言，极为重视中国的行业动态。     中国去年对钴产品关税政策的调整引起了世界钴市场的动荡。可以说，中国已经成为世界钴行业最重要的一环之一。 2.5 支持钴行业，可以带动铜、镍行业的发展     由于钴一般与铜、镍伴生，特别是大型矿山，因此钴的采、选、冶往往是与铜或镍同步进行，可以说，支持钴行业的发展，可以更好支持铜、镍行业的发展。 2.6 支持钴行业可以扶持航空工业、军事工业的发展     由于钴行业是重要的战略物资，在关键时候，钴的储备可以决定了航空工业、军事工业企业的命运。美国战略储备局在钴价高企时抛出钴金属平抑钴价，但是其低价抛出的钴产品只给美国企业，特别是航空、军事工业企业。 2.7 支持钴行业可以帮助新型可充电电池行业，特别是动力电池行业的发展，从而支持电动汽车工业的发展     由于锂离子电池是今后动力电池最可能成为主流方向，而锂离子电池中钴又是最重要的的金属，因此支持钴行业可以帮助新型可充电电池行业，特别是动力电池行业的发展，从而支持电动汽车工业的发展。 2.8 支持钴行业可以帮助锂离子电池工业的发展，从而扶持移动电器行业的发展     支持钴行业可以帮助锂离子电池工业的发展，从而扶持移动电器行业的发展，特别是手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机等产品的发展，从而带动3G在中国的应用于发展。

目前 市场 上比较常见的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料，而最被看好的则是磷酸铁锂和三元材料这两种，因为目前这两种材料的性价比，以及技术实现难度等都较为适合作为汽车用动力锂电池的正极材料，相较于磷酸铁锂和三元材料，锰酸锂 价格 相对较便宜。但是从更为长远的角度来看，对普通锰酸锂材料进行改良后生产出的尖晶石结构的锰酸锂，可能更适合用作动力锂电池的正极材料。    首先，从能量密度来看，尖晶石结构的锰酸锂电池要优于磷酸铁锂电池。由于受到空间和车重的限制，汽车用动力电池必须要非常轻巧，而且储能量要尽可能大，这就需要动力电池的能量密度要高。目前磷酸铁锂电池的充放电电压在3.7V左右，但是尖晶石结构的锰酸锂可以达到4.2V左右，而锂电池充放电电压高低与其能量密度大小有着正相关的关系，所以从能量密度方面来说，尖晶石结构的锰酸锂电池要更胜一筹。　  其次，从使用电池时的安全性来说，锰酸锂电池也有一定优势。正极材料的导电性能与其充放电时释放的热量大小直接相关，即正极材料导电性越好，电池充放电时释放的热量越小。由于磷酸铁锂材料的导电性不如锰酸锂，所以磷酸铁锂电池在充放电会释放出大量的热量，使动力电池组内部的温度急剧升高，这是非常不安全的。　　中投顾问研究总监张砚霖也指出，从汽车用锂电池制造成本方面来说，尖晶石结构的锰酸锂电池也具有一定的优势。近年来，磷酸铁锂正极材料的 市场价格 徘徊在15-20万元/吨间，而锰酸锂正极材料的 价格 则处在9-15万元/吨的区间，显然使用锰酸锂作为动力锂电池的正极材料更加有利于降低汽车用动力电池的生产成本。