磷酸铁锂技术概况

一．磷酸铁锂及应用简介

磷酸铁锂主要应用于锂离子电池的正极材料。根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类，主要包括钴酸锂电池、镍酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等，其中磷酸铁锂在生产大功率锂电池方面有着巨大优势，其原料铁源，锂源，磷源均为常规化工材料，并且不会造成环境污染（见下表）。

表格 1各种正极材料锂电池的性能比较

中投顾问产业研究中心《2008-2010年中国新能源汽车产业分析及投资咨询报告》指出，预计到2012年，我国新能源车的年产量将达到100万辆，按每辆新能源汽车电池正极磷酸铁锂材料52公斤计算，100万辆混合动力汽车将带动5.2-6.0万吨正极材料的需求。2009年11月9日专电日本专业市场调查机构——富士经济研究所日前发布的报告显示，由于环保汽车在全球范围内受到追捧，混合动力车及电动汽车走俏，今后几年，车用锂电池市场将迅速扩大，2014年的规模将比2008年扩大200倍以上。这毕将推动原材料之一的磷酸铁锂的需求增加。

而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近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。

磷酸铁锂全球供应商包括美国Valence，加拿大Phostech，长园能源、立凯电能、尚志精密和宏濑科技。2008年全球供应量只有1500吨左右，最大供应商是A123，供应750吨，国内厂商供应量只有几百吨左右。目前，全国磷酸铁锂厂商产能约00吨，但实际量产数远低于产能数，市场供不应求。

三．磷酸铁锂的合成方法

3.1固相法

    固相法简单方便、容易操作，是目前大规模生产的主要方法，但其缺点是合成难以达到分子线度化学计量比混合、周期长、能量消耗大、颗粒不均匀。固相法中原料的选择必须慎重，原料的化学稳定性、热稳定性、熔点等性质对于合成纳米材料能否成功至关重要。由于混合材料较多（至少3中），所以原材料混合必须均匀。

3.2微波合成法

与传统固相加热十几小时相比，微波合成具有反应时间短、反应灵敏、效率高、能耗低等优点，但是过程难以控制，设备投入较大，这也了其工业化。

3.3水热法

水热法能够在低温生长出晶形良好的纳米颗粒，但是由于其要在高压下实施，工业化条件无法达到，因此水热法产品仅仅停留在实验阶段。

3.4化学共沉淀法与溶胶凝胶法

化学共沉淀法与溶胶凝胶法是制备纳米材料的主要方法。目前制得了多形态纳米级的粉状、纤维状、多孔正极材料及薄膜正极材料，提高了磷酸铁锂的性能，电化学性能明显优于固相法，因为该方法制备得到的样品成分更为均一，纯净，同时与在热处理过程中取向有关。但是其缺点是生产过程中，控制环节明显增加，条件更难达到。

四．我公司（成都牧甫生物科技有限公司）磷酸铁锂技术概况

我公司结合传统固相法与共沉淀法的各自优点，研究出了一种新型的湿法化学合成，其极大优势在于：

1.将反应在分子和原子尺度进行，使得产品电学性能极为优秀，具有接近理论的克容量和良好的导电性（可大功率放电）；

2.节约能源。我们并不需要大型球磨混合设备，也不需要长时间的焙烧，因此从生产耗能来说，远远低于传统工业方法。

3.产量极大。因为传统方法中混合及煅烧工艺分别长达20小时以上，而我公司湿法大大缩短了其形成时间，因此时间成本具有很大优势，从而使得产量大大增加；

4.不稳定问题得到解决。我们采用湿法制备，避免了传统生产中耗时耗能的程序，并且可以在溶液中保持物质的均一，使得磷酸铁锂能够以纳米方式存在，从而克服了目前大多厂家面临材料的不稳定性；

5.设备成本低。由于湿法工艺简单，能够用常规设备进行，因此前期设备投入远远低于传统方法。

目前，我公司还处于中试阶段，就现在指标（见后）与国内其他厂家相比，有巨大优势，预计产量在200吨/年。明年我公司将进行扩产，产能将达1000吨/年。