【正文】 20Ah)。用戶威力克、萬向電動已為國家電網(wǎng)、上汽集團(tuán)、世博會電車、鄭州日產(chǎn)、北汽福田、中通客車、時風(fēng)集團(tuán)等電動車項目進(jìn)行了配套 。在發(fā)展鋰電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程中，利用鋰資源獨特優(yōu)勢， 2020 年在青海省西寧市建立新能源材料產(chǎn)業(yè)園，成立青海泰豐先行鋰能科技有限公 司，萬噸級磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)基地正式落成。 2020 年， Phostech Lithium 公司成為南方化學(xué)的全資子公司。 2020 年， Phostech Lithium 公司成立，隨即從德州大學(xué)、魁北克水利公司、蒙特利爾大學(xué)、法國國家科研中心獲得制造和銷售用于鋰離子電池的磷酸鋰的授權(quán)。 Phostech Lithium 公司擁有一支卓越的研發(fā)隊伍，不斷加深和蒙特利爾大學(xué)的科研合作，改進(jìn)產(chǎn)品性能，以滿足用戶的需求。南方化學(xué)于 2020年首次投資 Phostech Lithium 公司。 根據(jù)我們的調(diào)研 ，未來 幾年 我國擴(kuò)建或建設(shè) 磷酸鐵鋰 材料 的企業(yè)很多，預(yù)計 到 2020 年，我國將新增 磷酸鐵鋰 材料 ? 2020～ 2020 年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)能產(chǎn)量預(yù)測見下表和圖。 總體來看，國內(nèi)對磷酸鐵鋰的技術(shù)研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化程度與國際基本同步。 2020 年初，我國有近 20 家企業(yè)研究生產(chǎn) 磷酸鐵鋰 材料，總生產(chǎn)能力約 2800噸。 據(jù)斯特蘭的統(tǒng)計，比亞迪采購量在兩年內(nèi)驟降， 2020 年 2 月，月采購量已從峰值的 200 噸降至 噸。開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰動力電池制作技術(shù)，與協(xié)作單位合作率先實 現(xiàn)了磷酸鐵鋰動力電池的規(guī)模生產(chǎn)。原料主要是運用鐵的有機(jī)鹽，工藝存在煅燒時間長，而生產(chǎn)的產(chǎn)品批次間不穩(wěn)定，產(chǎn)品在做成品電池的時候粘著性差。 我國磷酸鐵鋰發(fā)展 及生產(chǎn)現(xiàn)狀 我國 磷酸鐵鋰 生產(chǎn)發(fā)展歷程 鋰離子電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，磷酸鐵鋰作為鋰電池材料 是近幾年出現(xiàn)的事， 1997 年，磷酸鋰鐵材料開始引起國內(nèi)關(guān)注。 世界磷酸鐵鋰主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況見下表。 目前產(chǎn)能估計在 200 噸左右。 2020 年 12 月建成 500 噸 /年的 磷酸鋰鐵 生產(chǎn)裝置。 2020 年 A123 公司 磷酸鐵鋰 產(chǎn)能為 350 噸， 2020 年擴(kuò)大到 3000 噸， 當(dāng)年產(chǎn)銷量為 750 噸。 2020年 Phostech Lithium 公司 磷酸鐵鋰 產(chǎn)能達(dá)到 1100 噸，當(dāng)年產(chǎn)銷量為 100 噸。 自 1996 年日本的 NTT 首次揭露 AyMPO4(A 為堿金屬， M 為 CoFe 兩者之組合 ： LiFeCOPO4)的橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰電池正極材料之后 ， 1997 年美國德克薩斯州立大學(xué) 等研究群，也接著報導(dǎo)了 LiFePO4的可逆性地遷入脫出鋰的特性，美國與日本不約而同地發(fā)表橄欖石結(jié)構(gòu) (LiMPO4)， 使得該材料受到了極大的重視，并引起廣泛的研究和迅速的發(fā)展。 國內(nèi) 必須 研發(fā)出一種全新的技術(shù)工藝路線來實現(xiàn)磷酸鐵鋰材料的產(chǎn)業(yè)化。 目前有些廠家選用磷酸二氫鋰做為生產(chǎn)磷酸鐵鋰的原材料，同樣可以避免反應(yīng)過程的污染問題，這個在氧化鐵紅路線上有所體現(xiàn)；這條路線和磷酸鐵加碳酸鋰的路線均不產(chǎn)生污染。這種方法制備的粉體呈球形但是結(jié)晶程度低 ， 所以 在 600～900℃弱還原性氣氛中的后期退火是必須環(huán)節(jié) ,然而 ,在煅燒過程中的規(guī)則球形會有所改變。同時 也存在粒徑不均勻、物相不純凈、設(shè)備投資大 (耐高溫高壓反應(yīng)器的設(shè)計制造難度大，造價也高 )或工藝較復(fù)雜的缺點。 7H2O、 H3PO4為原料 ， 加入少量的表面活性劑 (預(yù)計產(chǎn)物量的 2wt%)， 置于密封的釜體中升溫至 180℃保溫 4h， 然后以預(yù)定降溫速度進(jìn)行冷卻降溫至 100℃以下 ， 過濾、洗滌 ， 樣品于 120℃下真空干燥2h， 將所得粉體與 15%葡萄糖混合 ， 放入管式爐 ， N2 保護(hù)下 600℃保溫 2h， 得碳包裹的 LiFePO4/C 復(fù)合材料。 Sauvage 等通過研究不同厚度 LiFePO4薄膜的電化學(xué)性能 ， 他們發(fā)現(xiàn)離子電導(dǎo)率是限制薄膜電極的主要因素。研究表明 ， 560、 600、 700 和 800℃合成的樣品均為 LiFePO4/C， LiFePO4顆粒粒徑隨合成溫度的升高而逐漸增大。 多數(shù) 研究以磷酸二氫鋰 (LiH2PO4)、三氧化二鐵 (Fe2O3)或四氧化三鐵、蔗糖為原料，均勻 混合后，在高溫和氬氣或氮氣保護(hù)下焙燒，碳將三價鐵還原為二價鐵，也就是通過碳熱還原法合成磷酸鐵鋰。在此結(jié)構(gòu)中 ， Fe2+/Fe3+相對金屬鋰的電壓為， 材料的理論 比 容量為 170mA目前研究最廣泛的正極材料有 LiCoO LiNiO2以及 LiMn2O4等 ， 但由于鈷有毒且資源有限 ， 鎳酸鋰制備困難 ， 錳酸鋰的循環(huán)性能和高溫性能差等因素 ， 制約了它們的應(yīng)用和發(fā)展。因此，磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。 磷酸鐵鋰性能 缺點主要有： 導(dǎo)電性能差 。 磷酸鐵鋰 原材料來源廣泛、價格便宜 。 磷酸鐵鋰 標(biāo)準(zhǔn)放電為 2～ 5C、連續(xù)高電流放電可達(dá) 10C，瞬間脈沖放電（ 10S）可達(dá) 20C； 理論比容量為 170mAh/g，產(chǎn)品實際比容量可超過 140 mAh/g（ ， 25℃ ） ； 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好。 目 前，國內(nèi)的磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)投資熱正在興起，其勢頭超過了其他任何國家。 磷酸鐵鋰 技術(shù)與市場調(diào)研報告 Technoic and Market Research Report of LFP 磷酸鐵鋰 技術(shù)與市場調(diào)研報告 Technoic and Market Research Report of LFP 目 錄 第一章、磷酸鐵鋰概況 ........................................................................................5 磷酸鐵鋰的基本概況 .................................................... 5 磷酸鐵鋰性能特點 ...................................................... 6 第二章、磷酸鐵鋰的生產(chǎn) 工藝與技術(shù)路線選擇 ...........................................................8 磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)和性能 .................................................. 8 磷酸鐵鋰的制備方法及研究 .............................................. 9 固相法 .......................................................... 9 高溫固相反應(yīng)法 ............................................... 9 碳熱還原法 ................................................... 9 微波合成法 .................................................. 10 脈沖激光沉積法 .............................................. 10 液相法 ......................................................... 10 溶膠 目前，國內(nèi)的磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)投資熱正在興起，其勢頭超過了其他任何國家。世界各國正競相實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 磷酸鐵鋰 優(yōu) 勢 性能 主要有： 比容量大，高效率輸出 ， 高能量密度 。 ) 資源豐富、成本低廉。 高溫時性能良好：外部溫度 65℃時內(nèi)部溫度則高達(dá) 95℃，電池放電結(jié)束時溫度可達(dá) 160℃，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好 。但這一缺點在動力電池方面不會突出。鋰離子電池性能的改善 ， 很大程度上決定于電極材料性能的改善 ， 尤其是正極材料。由于近乎六方堆積的氧原子的緊密排列 ， 使得鋰離子只能在二維平面上進(jìn)行脫嵌 ， 也因此具有了相對較高的理論密度 ()。 固相法 高溫固相反應(yīng)法 ? 碳熱還原法 碳熱還原法也是固相法中的一種，是比較容易工業(yè)化的合成方法， 以廉價的三價鐵作為鐵源 ， 通過高溫還原的方法制備覆碳的 LiFePO4復(fù)合材料。 7H2O 和 NH4H2PO4 為原料 ，采 用液相沉淀法制備 FePO4 前驅(qū)體 ， 然后將前驅(qū)體、 Li 2CO3 及導(dǎo)電碳黑混合均勻 ， 在 Ar 氣的保護(hù)下分別在 500、 560、 600、 700和 800℃下煅燒 12h， 合成 LiFePO4。 微波合成法 ? 脈沖激光沉積法 Iriyama 等首先使用固相合成方法制備出 LiFePO4， 然后將材料壓片后在 A r中 800℃煅燒 24h， 使用常規(guī)的脈沖激光沉積系統(tǒng)得到薄層的 LiFePO4， 具有良好的循環(huán)性能 ， 循環(huán) 100 周后容量保持初始容量的 90%。 H2O、 FeSO4 水熱合成法缺點：水熱合成法制備的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中常常存在著鐵的錯位，生成了亞穩(wěn)態(tài) FePO4，影響了產(chǎn)物的化學(xué)及電化學(xué)性能。此外 ， 超聲噴霧分解可以制備摻雜金屬的LiFePO4/C 復(fù)合材料。目前清華大學(xué)的一個研究小組通過控制沉淀條件合成了一種粒度可控，碳摻雜的磷酸鐵前驅(qū)體，但該法合成難度較高，在工業(yè)放大過程中面臨一些問題。為了實現(xiàn) LiFePO4材料生產(chǎn)的高效、節(jié) 能，且穩(wěn)定大規(guī)模的生產(chǎn)。 第三章、 磷酸鐵鋰 的生產(chǎn)現(xiàn)狀與預(yù)測 國際 磷酸鐵鋰 發(fā)展 及 生產(chǎn)現(xiàn)狀 磷酸鐵鋰因其原料來源豐富、價廉、無毒、理論容量高、熱穩(wěn)定性好以及循環(huán)性能好等優(yōu)點近幾年備受關(guān)注 ， 是下一代鋰離子電池的首選材料。 Life Power 品牌已經(jīng)被世界上各大鋰電公司或正在進(jìn)行磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化的公司所論證并使用。 A123 公司在中國的常州 和 鎮(zhèn)江建設(shè)生產(chǎn)基地 。2020 年 5 月完成四項世界級的磷酸鋰鐵專利布局， 6 月 宣布奈米金屬氧化物共晶體化磷酸鋰鐵化合技術(shù) 。 日本三井造船在該公司的千葉業(yè)務(wù)所內(nèi)設(shè)置了 磷酸鐵鋰 試產(chǎn)線，自 2020 年8 月起將以月產(chǎn) 1 噸 的規(guī)模開始生產(chǎn)，計劃于 2020 年正式生產(chǎn)。 中國 臺灣有長園科技、鴻運電子、立凱電能 (Aleees)、大同科技 4 家 。 目前，國際上 磷酸鐵鋰 增產(chǎn)計劃不多，幾家主要生產(chǎn)企業(yè)均沒有增產(chǎn)計劃，僅查到韓國有 磷酸鐵鋰 生產(chǎn)計劃，韓國 LG 化學(xué)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池， 將 于 2020年上市。他們用的原料和技術(shù)路線都不是最具有競爭力。并形成了 245 個文件組成的完整技術(shù)文檔。 以前，比亞迪電動車的磷酸鐵鋰采購自天津斯特蘭， 其月采購量一度超過 200 噸 ， 頂峰時期，比亞迪為斯特蘭貢獻(xiàn)了超過 80%的營業(yè)額 。 自稱 2020 年產(chǎn)能實現(xiàn) 300 噸 /年，后期擴(kuò)產(chǎn)到 1000 噸 /年，根據(jù)調(diào)查，該公司實際產(chǎn)量很低。 如： ? 表 2020～ 2020年我國 磷酸鐵鋰 產(chǎn)能 產(chǎn)量 情況表 圖 2020～ 2020年我國 磷酸鐵鋰 產(chǎn)能產(chǎn)量走勢 圖 磷酸鐵鋰電池成為 2020 年來在鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中被討論最多的話題，原因是近幾年多起鋰電池安全與大規(guī)模鋰電池回收事件以及全球暖化與石油價格暴漲突破 100 美元對電動車輛的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，強(qiáng)調(diào)高安全性的鋰鐵電池也自然 成為注目的焦點。 目前（ 2020 年 10 月 27 日）， 我國 有 磷酸鐵鋰 生產(chǎn)的企業(yè)有 余家，總 產(chǎn)能 達(dá)到 萬噸 以上。比如，磷酸鐵鋰、鋰和氧化物的復(fù)合材料 LiNi1xCoxO 4V的尖晶石（摻雜的 LiMnO4）等材料。 Phostech Lithium 公司的 工廠 2020 年開始生產(chǎn)磷酸鐵鋰，那時有當(dāng)時擁有 20 名工人和每年 400噸的產(chǎn)能，此后，其員工人數(shù)幾乎翻倍。 1999 年，蒙特利爾大學(xué)（ UdM）、魁北克水利公司（ HQ）、 法國國家科研中心（ CNRS）共同發(fā)明了碳包覆磷酸鐵鋰并獲得專利權(quán)。 2020 年，南方化學(xué)初次投資 Phostech Lithium 公司。北大先行聯(lián)合國內(nèi)電池和汽車廠商研發(fā)、生產(chǎn)、銷售電動汽車電池組，提供動力電池的技術(shù)支持和解決方案，于 2020 年成立北京普萊德新能源電池科技有限公司。主要用戶有杭州萬向，東莞新能源，天津力神，浙江興海等。 該車每次充電運行 150km，最高時速 80km/h，是唯一一款通過國家發(fā)改委公告的磷酸鐵鋰電動車。 該 公司于 2020 年中方控股增資至 1700 萬美元 ， 在蘇州工業(yè)園區(qū)蘇虹東路購置自有土地 ， 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 , 增建研發(fā)中心，產(chǎn)品擴(kuò)展為鋰電池材料、鋰離子電池及電源系統(tǒng)。因此，大量發(fā)展鋰離子動力電池具有重要的社會經(jīng)濟(jì)意義。 表 2020～ 2020年 世界 鋰離子電池市場占有率變化情況 表 國家 2020年 2020年 2020年 2020年 2020年 2020 年 2020年 日本 % % % % % % % 中國 %