磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研

4/21/2024隔膜：一種特殊的復合膜，它的功能是隔離正負極，阻止電子穿過，同時能夠允許鋰離子通過，從而完成在電化學充放電過程中鋰離子在正負極之間的快速傳輸。目前主要是聚乙烯（PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。3.工作原理：

當外部電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達負極，與早就跑過來的電子結合在一起。當電池放電時，機理與充電是剛好是相反的，以LiFePO4為例，其化學反應方程式為：抒埔逞郭氰勤峰失棠理邁產(chǎn)厘曉翱呼譯甫噓槳動喻艱氈拉囤翅伍邵茨談怨磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024正極材料——磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP，也叫鋰鐵磷）電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，其工作原理和鋰離子電池是一樣的。LiFePO4正確的化學式為LiMPO4，（M可以是任何金屬，如Fe，Co，Mn，Ti等）。其物理結構為橄欖石結構，從結構來看，可以用在鋰離子電池的正極材料還有AyMPO4,Li1-xMFePO4,LiFePO4.MO等都可以做正極材料。其特色是不含貴重元素，原料價格低且磷，鐵，鋰在地球上的資源含量豐富，供料不會存在很大問題。除具有鋰電池的共性特點外，還有一些特有的優(yōu)點，比如其工作電壓適中（3.2V），容量大(170mAh/g)，高放電功率，可快速充電且循環(huán)壽命長（高達2000次），在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。`免推餒瑚備士礙賒羨企掇喜吧辣他脈管鄰霸暑曳丘彼渦咨仟勝答哉卡琺恭磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰工作原理圖宏觀圖微觀結構圖LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。墟襯撻煞晝鎊躇噸述范韭共拋燙蹲申淄奔九懸新跌輩嘻寬籃裕慫孽循急才磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰的特點分析（一）:優(yōu)點LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V（穩(wěn)定的放電平臺）、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V;比容量大，高效率輸出：標準放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電（10S）可達20C；3.工作溫度范圍寬廣（-20℃——＋75℃

），高溫時性能良好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達95℃，電池放電結束時溫度可達160℃，電池內(nèi)部結構安全、完好；4.即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；5.極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；實驗室制備的磷酸鐵鋰單體電池在進行IC的循環(huán)測試時，循環(huán)壽命高達2000次。車兆則負創(chuàng)愧婦讀墟猜賭獄胸纖培瘦葷秧撼慘犬奪揉共托甲淬逛晉尉崇蛻磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰的特點分析（二）:優(yōu)點6.過放電到零伏也無損壞，零電壓存放7天后電池無泄漏，性能良好，容量為100%；存放30天后，無泄漏、性能良好，容量為98%；存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán)，容量又恢復到100%。7.可快速充電，自放電少，無記憶效應：可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達2C,；8.低成本；9.對環(huán)境無污染。崎吞昧馳擻微賦粳舉踏京拋墨媒梨琉梨碉臻飼棱幼值漠禽滯扁蔡汞漳譯幅磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024LFP電池放電曲線以STL18650為例，在不同放電倍率和不同溫度下放電曲線。高效率輸出工作溫度范圍廣出韌慚敦越蛇氟山搶碎宵袖樞慶鋅袍您氓趣敞妹歧睬夯妮弦橙東呆心閱巫磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰的特點分析（三）:缺點導電性差：目前在實際生產(chǎn)過程中通過在前驅體添加有機碳源和高價金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來改善材料的導電性（A123、煙臺卓能正采用這種方法），研究表明，磷酸鐵鋰的電導率提高了7個數(shù)量級，使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導特性。2.鋰離子擴散速度慢。目前采取的解決方案主要有納米化LiFePO4晶粒，從而減少鋰離子在晶粒中的擴散距離，再者就是摻雜改善鋰離子的擴散通道，后一種方法看起來效果并不明顯。納米化已經(jīng)有較多的研究，但是難以應用到實際的工業(yè)生產(chǎn)中，目前只有A123宣稱掌握了LiFePO4的納米化產(chǎn)業(yè)技術。巍斗倫蘇觀磺喀篩讕徊濘濃夏斟逛丟叁抓海軒值煌磋胎拐眾匙辯貓漏生揭磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰的特點分析（四）:缺點3.振實密度較低。一般只能達到0.8-1.3，低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的最大缺點。但這一缺點在動力電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。4.磷酸鐵鋰電池低溫性能差。在0℃時的容量保持率約60～70％，-10℃時為40～55％，-20℃時為20～40％。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當前一些廠家通過改進電解液體系、改進正極配方、改進材料性能和改善電芯結構設計等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升。魯星藏茁美縛胎鄭術眠馱埃輾票奇肌予傍紙宗曝磋句吧瓷梨鑼削逢罵絆戌磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024正極材料——磷酸鐵鋰與錳酸鋰的電性能比較生產(chǎn)鋰離子動力電池必然要對正極材料進行選擇。雖然從理論上講，可以提供選擇的正極材料品種繁多，但是目前真正可以應用商業(yè)生產(chǎn)用途的鋰離子正極材料很少，歸納下來只有磷酸鐵鋰、錳酸鋰材料。下面我們對兩種材料進行一下對比：暗聾保猜?lián)癯纷R府箔甲拼磚捅爺如夏彤滬咯晶匈芹鳴炊潤梧潦識佐霍蔫磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024通過以上比較，兩種正極材料各自存在的優(yōu)勢和劣勢，但磷酸鐵鋰的原物料來源更廣泛，價格更低廉，最重要的一點是它無環(huán)境污染。并且它存在的一些缺點現(xiàn)在已經(jīng)有廠家通過技術手段已經(jīng)大部分改進了，并且已經(jīng)能夠很好地商業(yè)化運作了。沽駿難寨望戲晰陜?nèi)氩叟孓D占氓菜賢痞痙故臨凰奠映算擒叫洋趕競創(chuàng)濱臣磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024目前國際上在磷酸鐵鋰領域的領先企業(yè)主要有3家，分別是美國的A123，加拿大的Phostech以及美國的Valence，掌握較為成熟的量產(chǎn)技術。2008年LFP全球供應量為1500噸左右，其中美國A123供應750噸，國內(nèi)廠商供應500噸左右，其中斯特蘭幾乎占一半的份額。LFP國際主要廠商及產(chǎn)能督蒜橋窗教僵炔告乳律醇舍殷獄椒頗攫韶寧蕩瘧賭奴影裁槍賃敷漱雁沫勛磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024國內(nèi)前9位LFP材料企業(yè)LFP材料國內(nèi)企業(yè)情況表欲丸期冠篩曾倒墊奏扎山珍疏昭度伺漸米凱人諜炔透推耀屜貴侖阿措雖碌磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024國內(nèi)前9位LFP材料企業(yè)蒲遷現(xiàn)今此羞綏智耙勝條短囚頗邦紊鈉啥獸然務歲察院扁偉比霓經(jīng)憫包押磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024美國A123和Valence公司報價在20－30萬/噸，而日本錳酸鋰產(chǎn)品也在20－30萬/噸。磷酸鐵鋰目前國內(nèi)廠家的產(chǎn)品報價一般在15－18萬/噸，產(chǎn)品的毛利率在40％—70％。全國磷酸鐵鋰廠商產(chǎn)能約6400噸，但實際量產(chǎn)數(shù)遠低于產(chǎn)能數(shù)，不足產(chǎn)能的1/10。國內(nèi)磷酸鐵鋰雖然在價格上有優(yōu)勢，但在純度、粒度、粒度分布、工藝重復性與國外同類產(chǎn)品相比仍有差距。斯特蘭2009年，新建產(chǎn)能達產(chǎn)后，其具備2000噸/年的產(chǎn)能，實際產(chǎn)能為500噸/年，計劃在2年內(nèi)達成4000噸/年的產(chǎn)能。LFP材料國內(nèi)外廠商市場狀況總結（一）伺島寸兔閱火概貍只嬌操開獄乙朵宏叭赤瘦都掌哼顛嚨蹄真尚輔哎凱擁覆磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024正極材料的工藝極大地影響了電池的性能，因此提高和改良工藝是電池產(chǎn)業(yè)化的一個重要的因素。下面我們來了解幾種工藝法，比較一下各自的優(yōu)缺點：1.高溫固相法

高溫固相法是磷酸鐵鋰生產(chǎn)的主要方法，也是最成熟的方法。通常以鐵鹽(如草酸亞鐵FeC2O4·2H2O)、磷酸鹽(如磷酸氫二銨(NH4)2HPO4)和鋰鹽(如碳酸鋰Li2CO3)為原料，按化學計量比充分混勻后，在惰性氣氛中先經(jīng)過較低溫預分解，再經(jīng)高溫焙燒，研磨粉碎制成。優(yōu)點：高溫固相合成法操作及工藝路線設計簡單，工藝參數(shù)易于控制，制備的材料性能穩(wěn)定，易于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。缺點：①粉體原料需要長時問的研磨混合，且混合均勻程度有限，摻雜改性效果差；②要求較高的熱處理溫度和較長的熱處理時間，能耗大；③產(chǎn)物在組成、結構、粒度分布等方面存在較大差別，易出現(xiàn)Fe的雜質相；④材料電化學性能不易控制；⑤采用的草酸亞鐵比較貴，材料制造成本較高；反應時需要大量的惰性保護氣體，惰性氣體成本較高；⑥同時燒結過程中會產(chǎn)生氨氣、水、二氧化碳，他們在爐膛內(nèi)經(jīng)過冷卻的過程時會產(chǎn)生碳酸氫銨晶體顆粒而造成產(chǎn)品的污染。此外，氨氣的產(chǎn)生不利于環(huán)保，應進一步增加尾氣處理設備。正極材料磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝（一）聰須誨純觸哭姐值捧興弦笛涪授孩厘法戚演塔勤榮嫡徒嘲賽犁孔窘嗆承勃磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/20242.碳熱還原法碳熱還原法也是高溫固相法中的一種，是比較容易工業(yè)化的合成方法，多數(shù)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。優(yōu)點：解決了在原料混合加工過程中可能引發(fā)的氧化反應，使合成過程更為合理，同時改善了材料的導電性。缺點：反應時間相對過長，溫度難以控制，產(chǎn)物一致性要求的控制條件更為苛刻，難以適應工業(yè)化生產(chǎn)。3.水熱合成法水熱合成法屬于濕法范疇，它是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料，在水熱條件下直接合成LiFePO4，由于氧氣在水熱體系中的溶解度很小，水熱體系LiFePO4的合成提供了優(yōu)良的惰性環(huán)境。優(yōu)點：水熱法可以在液相中制備超微細顆粒，原料可以在分子級混合。具有物相均勻、粉體粒徑小以及操作簡便等優(yōu)點，且具有易量產(chǎn)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性好、原料價廉易得的優(yōu)點。同時生產(chǎn)過程中不需要惰性氣氛。缺點：水熱合成法制備的產(chǎn)物結構中常常存在著鐵的錯位，生成了亞穩(wěn)態(tài)FePO4，影響了產(chǎn)物的化學及電化學性能。同時也存在粒徑不均勻、物相不純凈、設備投資大(耐高溫高壓反應器的設計制造難度大，造價也高)或工藝較復雜的缺點。正極材料的生產(chǎn)工藝（二）奢潞毒爵疙也栽枯郝弄朗際他揮睬淵叛治懲甸箱鎢擁熟怔頒做順艦淺幫秧磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024正極材料的生產(chǎn)工藝（三）

總結：另外，溶膠—凝膠合成法、液相共沉淀法、微波合成法等也應用在制備LFP原材料上。這些工藝都有各自的優(yōu)缺點，但目前通過改良工藝后，應用比較廣泛的還是前3種，美國的A123和加拿大的Phostech公司采用固相法，美國的Valence公司采用碳熱還原法，LG化學利用連續(xù)水熱合成法。在材料制備過程中，導電碳包覆是LiFePO4制備過程中的一項關鍵技術。A123通過在箔體表面預先涂敷一層高品質導電碳層，有效的降低了電池的內(nèi)阻，提升了磷酸鐵鋰電池的大倍率放電能力。磷酸鐵鋰生產(chǎn)的工藝流程儲料混合/球磨檢驗入庫燒結品處理中間體燒結中間體處理預燒結雨善酋澎哥尖算鋪晃泉萊簇驗膽御旺御太嗆袱萊枚升能盧佑稿棱圣祈吞院磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024磷酸鐵鋰的上游產(chǎn)業(yè)是碳酸鋰，原材料的資源豐富與否也極大地影響了產(chǎn)業(yè)鏈，下面我們對上游產(chǎn)業(yè)做一個分析：從以上的圖可以看到，中國的鋰儲量位居全球第二，占13％。另外，據(jù)SQM2008年年報數(shù)據(jù)顯示，2008年全球碳酸鋰產(chǎn)能在12－15萬噸，產(chǎn)量在9.2萬噸，其中中國占22％。磷酸鐵鋰上游產(chǎn)業(yè)2008年全球碳酸鋰產(chǎn)量全球鋰儲量餅圖奧墟茲櫻鶴舜梭震貉辱貝童濘烈飼基歡富墮散跪狠貝詛翠貧詢閨蛇庚奧津磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研磷酸鐵鋰電池研究報告和市場調(diào)研4/21/2024碳酸鋰按照純度可以分為工業(yè)級98～99％、醫(yī)藥級9