广东龙芯动力能源技术有限公司

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首页 >> 锂电池正极材料磷酸铁锂发展现状
电动汽车行业发展可谓风起云涌，而车用动力电池作为其中的重要组成部分，已经引起学术界、投资界和产业界的高度关注。目前，已经在各种车辆上实现应用的电池种类主要有铅酸电池、镍氢电池与锂离子电池3种，由于铅酸电池污染大、克容量小，其成本优势不足以抵消其劣势，故在车辆动力方面至今仅在小型电动自行车等领域得以应用;镍氢电池现为混合动力汽车领域应用的主要产品，其制造工艺成熟，购置和使用成本较低，故而在短期内仍将是混合动力汽车的首选，但其自放电率高、比能量较小，记忆效应和充电发热等方面的问题直接影响到该电池的使用，这些缺点的存在使镍氢电池可能只是作为过渡产品存在;锂离子电池是90 年代发展起来的高容量可充电电池，能够比镍氢电池存储更多的能量，比能量大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应，能够满足对体积、寿命、功率等要求较高的乘用车方面的需求，已成为今后纯电动汽车应用的理想产品。
锂离子电池的正极材料种类较多，主要品种有钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料及磷酸铁锂等，其中钴酸锂是现有正极材料中工业化程度最高、技术最成熟、产量最大的品种，主要用于手机、数码产品等小型电池领域，但由于原材料钴和镍金属的价格高昂，污染较重，且电池在大型化后，会有过热着火或爆炸的危险。故相对而言，正极材料为锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂的锂离子电池安全性能更好，成本更为低廉，所以目前产业的投入主要集中于这几种材料之上。其中，磷酸铁锂由于具有另外两种材料所不具备的循环寿命和材料成本方面的潜在优势，而被业界普遍看好，代表着动力电池正极材料的未来发展方向。


总体来说，我国磷酸铁锂的产业化发展与国际基本同步，目前国内部分产品的成本比国外同类产品要低，在性能、单位产能方面的差距并非遥不可及，但也该冷静的看到，国内目前尚未诞生真正的领军企业，行业缺乏原始创新技术，低端跟风模仿风气较盛，整体来看，磷酸铁锂材料行业处于产业化临界点之下。　　未来随着磷酸铁锂生产技术的不断完善，其市场前景依然为产业界所看好，除电动汽车、自行车、代步车和电动工具市场外，磷酸铁锂电池在风电、太阳能发电储能装置，矿灯电源和植入性医疗器械领域也有着广泛的应用前景。通过静态测算可以得出结论，磷酸铁锂电池在未来5～7年内，若根据10%～20%的产品渗透率计算，国内仅仅在电动汽车、电动工具、电动自行车和电动代步车这4个领域就拥有大约150亿元的市场规模，其中磷酸铁锂材料本身占到电池成本的30%左右，对应约45亿元的市场规模，年需求量可望达到3万吨。


存在问题：


1、专利专利侵权问题。一场专利“缠讼”牵动着业内人士的敏感神经——橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO4)诞生于美国得州大学，得州大学于1997年对磷酸铁锂的晶体结构与化学分子式申请了专利，后将专利授予加拿大自来水公司Hydro-Quebec(H-Q)及其下属公司Phostech使用。2005年全球最大电动工具厂商Black &Decker(B&D)推出一款使用磷酸铁锂电池的无电线电动工具，在欧美热卖。2006年9月，得州大学及加拿大Phostech对B&D及电池制造商A123公司提起诉讼，控告其未获授权制造与销售侵权商品。A123认为自己的正极材料有不同的晶体结构和化学分子式，不存在专利侵权问题，目前案件仍在审理，但性质已从大学和企业的专利纠纷转变为跨国专利诉讼。由于通用汽车的Volt电动车将采用A123提供的磷酸铁锂电池，若A123被判侵权，则意味着通用也构成侵权，因此从更大的范围来讲，判决结果将影响美国乃至全球电动车市场的发展格局。此后，又发生了多起相关专利诉讼事件，结果无一例外的是加拿大Phostech方面获得最终胜利。
2、一致性难题须破解。国产磷酸铁锂正极材料存在不同程度的质量问题，其主要表现在质量一致性难以保证等方面。此前，国内部分大型锂离子电池制造商从磷酸铁锂材料平均粒径、电极加工性、电极压实密度、实际比容量、循环寿命、倍率放电、温度特性、安全性等方面对国内几个磷酸铁锂材料供应商和Valence等国外供应商所提供的材料进行了非常系统的试验评价，试验数据客观地表明：国内磷酸铁锂产品与Valence等国外供应商产品相比仍有不少差距，且同一供应商提供的产品质量批次一致性差异较大、重复性很差。究其原因，首当其冲的是技术未吃透，磷酸铁锂对合成工艺条件的敏感性远远大于目前产业化的其他正极材料，即合成的工艺条件要做到严格一致才能确保批次的稳定性。国内企业在未吃透技术的条件下盲目生产，其产品自然存在“先天不足”现象;其次，科研成果转化存在衔接问题，从科研成果向中试过渡和从中试向批生产过渡过程期间，缺乏工艺技术系统工程设计的理念;此外，国内的材料厂商的生产过程管理精细度较低，缺乏包括工序、作业、采购、检验等环节在内的规范化、标准化技术和管理体系，也是造成产品一致性低的重要原因。