能源新星动力锂电池磷酸铁锂电池.ppt

国内前9位LFP材料企业 美国A123和Valence公司报价在20－30万/吨，而日本锰酸锂 产品也在20－30万/吨。 磷酸铁锂目前国内厂家的产品报价一般在15－18万/吨，产品 的毛利率在40％—70％。 全国磷酸铁锂厂商产能约6400吨，但实际量产数远低于产能 数，不足产能的1/10。 国内磷酸铁锂虽然在价格上有优势，但在纯度、粒度、粒度 分布、工艺重复性与国外同类产品相比仍有差距。 斯特兰2009年，新建产能达产后，其具备2000吨/年的产能， 实际产能为500吨/年，计划在2年内达成4000吨/年的产能。 LFP材料国内外厂商市场状况总结（一） 目前磷酸铁锂产业化过程中成品率低，产品批次间稳定差，如果 磷酸铁锂电池的成品率能够提高到90％，将会使它的成本降低 到目前的50％左右，从而能够大规模商业化应用。 每一部电动汽车有大约200-300公斤重的锂电池，这些锂电池需 要60公斤的磷酸铁锂，年产100万辆电动汽车每年就需要6万吨磷 酸铁锂。但是，目前全球可查的产能是1500吨，潜在的供需缺 口非常大，导致磷酸铁锂的利润率高达70%。相比之下，普通新 能源汽车只有20%左右的利润 率，动力电池利润率达到30%到 40%，电池材料利润率是最高的，正极材料目前是整个锂电池产 业链发展的核心。 LFP材料国内外厂商市场状况总结（二） 正极材料的工艺极大地影响了电池的性能，因此提高和改良工艺是电池产业化的一个重要的因素。下面我们来了解几种工艺法，比较一下各自的优缺点： 1. 高温固相法 高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法，也是最成熟的方法 。通 常以铁盐(如草酸亚铁 FeC2O4 · 2H2 O)、磷酸盐 (如磷酸氢二铵(NH4 )2 HPO4 )和锂盐(如碳酸锂 Li2CO 3)为原料，按化学计量比充分混匀后 ，在惰性气氛中先经过较低温预分解，再经高温 焙烧 ，研磨粉碎制成。 优点 ： 高温 固相合成法操作及工艺路线设计简单，工艺参数易于控制，制备的材料性能稳定，易于实现工业化大规模生产。 缺点： ①粉体原料需要长 时问的研磨混合，且混合均匀程度有限，掺杂改性效果差 ； ②要求较高的热处理温度和较长的热处理时间，能耗大； ③产物在组成、结构、粒度分布等方面存在较大差别，易出现 Fe的杂质相； ④材料电化学性能不易控制 ； ⑤采用的草酸亚铁比较贵，材料制造成本较高；反应时需要大量的惰性保护气体，惰性气 体成本较高； ⑥同时烧结过程中会产生氨气、水、二氧化碳，他们在炉膛内经过冷却的过程时会产生碳酸氢铵晶体颗粒而造成产品的污染。此外 ，氨气的产生不利于环保 ，应进一步增加尾气处理设备。 正极材料磷酸铁锂的生产工艺（一） 2. 碳热还原法 碳热还原法也是高温固相法中的一种，是比较 容 易 工 业 化 的 合 成 方 法，多 数 以磷 酸 二氢 锂 (LiH2PO4 )、三氧化二铁(Fe2 O3 )或四氧化三铁、蔗 糖为原料 ，均匀混合后，在高温和氩气或氮气保护下 焙烧 ，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还 原法合成磷酸铁锂。 优点：解决了在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应，使合成过程更为合理，同时改善了材料的导 电性。 缺点 ：反应时间相对过长，温度难以控制，产物一致性要求的控制条件更为苛刻，难以适应工业化生产。 3.水热合成法 水热合成法属于湿法范畴，它是以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料，在水热条件下直接合成 LiFePO4 ，由于氧气在水热体系中的溶解度很小，水热体系LiFePO4 的合成提供了优良的惰性环境。 优点：水热法可以在液相中制备超微细颗粒，原 料可以在分子级混合。具有物相均匀、粉体粒径小 以及操作简便等优点，且具有易量产、产品批量稳定性好、原料价廉易得的优点。同时生产过程中不需要惰性气氛。 缺点：水热合成法制备的产物结构中常常存在着铁的错位，生成了亚稳态FePO4 ，影响了产物的化学及电化学性能。同时也存在粒径不均匀、物相不纯净、设备投资大(耐高温高压反应器的设计制造难度大，造价也高)或工艺较复杂的缺点。 正极材料的生产工艺（二） 正极材料的生产工艺（三） 总结： 另外，溶胶—凝胶合成法 、液相共沉淀法、微波合成法等也应用在制备LFP原材料上。 这些工艺都有各自的优缺点，但目前通过改良工艺后，应用比较广泛的还是前3种，美国的 A123和加拿大的 Phostech公司采用固相法 ，美 国的 Valence公司采用碳热还原法，LG化学利用连续水热合成法。 在材料制备过程中，导电碳包覆是