有关锂离子电池正极材料磷酸铁锂发展解析

锂离子电池的正极材料种类较多，首要种类有钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料及磷酸铁锂等，其间钴酸锂是现有正极材料中工业化程度最高、技能最老练、产值最大的种类，首要用于手机、数码产品等小型电池范畴，但由于原材料钴和镍金属的价格昂扬，污染较重，且电池在大型化后，会有过热着火或爆破的风险。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功能更好，本钱更为低价，所以现在工业的投入首要集中于这几种材料之上。其间，磷酸铁锂由于具有另外两种材料所不具备的循环寿数和材料本钱方面的潜在优势，而被业界遍及看好，代表着动力锂电池正极材料的未来开展方向，三种正极材料功能比较见表1。

世界上首要的磷酸铁锂离子电池材料出产厂商有加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、台湾地区的台塑长园动力科技、立凯（Aleees）等，其间，前3家公司把握着较为老练的量产技能。2008年全球磷酸铁锂出货量为1500吨左右，其间美国A123公司供给750吨，几乎占了一半的份额，国内厂商供给量只有几百吨，2009年全球磷酸铁锂出货量约为1600吨，2010年全球磷酸铁锂出货量为1370吨左右。

另统计，现在国内磷酸铁锂正极材料厂商超越60家，实现批量出产的公司挨近20家，出现诸侯混战的局面。

总体来说，我国磷酸铁锂的工业化开展与世界基本同步，现在国内部分产品的本钱比国外同类产品要低，在功能、单位产量方面的距离并非遥不行及，但也该镇定的看到，国内现在尚未诞生真正的领军公司，职业缺少原始创新技能，低端跟风仿照习尚较盛，全体来看，磷酸铁锂材料职业处于工业化临界点之下。未来随着磷酸铁锂出产技能的不断完善，其市场远景仍然为工业界所看好，除电动轿车、自行车、代步车和电动工具市场外，磷酸铁锂离子电池在风电、太阳能发电储能装置，矿灯电源和植入性医疗器械范畴也有着广泛的应用远景。经过静态测算可以得出结论，磷酸铁锂离子电池在未来5～7年内，若依据10%～20%的产品渗透率计算，国内仅仅在电动轿车、电动工具、电动自行车和电动代步车这4个范畴就拥有大约150亿元的市场规划，其间磷酸铁锂材料本身占到电池本钱的30%左右，对应约45亿元的市场规划，年需求量可望到达3万吨。

存在问题：

1.专利专利侵权问题。一场专利缠讼触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离子电池的无电线电动工具，在欧美热卖。2006年九月，得州大学及加拿大Phostech对B&D及电池制作商A123公司提起诉讼，指控其未获授权制作与出售侵权产品。A123以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，现在案件仍在审理，但性质已从大学和公司的专利纠纷转变为跨国专利诉讼。由于通用轿车的Volt电动汽车将选用A123供给的磷酸铁锂离子电池，若A123被判侵权，则意味着通用也构成侵权，因而从更大的范围来讲，判定结果将影响美国乃至全球电动汽车市场的开展格式。尔后，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方面取得终究成功。

现在，在磷酸铁锂离子电池和材料范畴，有两大中心技能专利，其间一个是包敷碳技能，另一个是碳热还原技能，前者由加拿大Phostech公司拥有独家使用权，并且现已在我国申请专利，后者的专利权由美国A123公司所有，现在尚未在我国申请专利，但是美国A123公司现已在姑苏成立了2家公司，别离负责磷酸铁锂材料的出产和电池制作，随着A123等公司抢占市场步伐的加快，专利问题现已很现实地摆在了国内厂家面前。

事实上，专利权之争短时间内对我国国内出售并无影响，但从长时间来看，其将成为职业开展的巨大危险。现在国内大部分出产厂商只把握磷酸铁锂技能和加工工艺，没有世界专利，不管得州大学与A123专利官司的哪一方取胜，国内磷酸铁锂公司今后或许都将会面对昂扬的专利答应费用。2010年六月十二日，我国政法大学知识产权研究中心受我国电池工业协会托付，已向国家专利复审委员会对Phostech公司持有的磷酸铁锂离子电池专利提出了无效请求，现已受理。虽然磷酸铁锂专利事件还会持续相当长的一段时间才干见分晓，但最重要的是，职业应从中吸取教训，把研发作为中心，加大投入，一起加快国内专利申请，并将关键技能向国外申请专利。

2.共同性难题须破解。国产磷酸铁锂正极材料存在不同程度的质量问题，其首要表现在质量共同性难以保证等方面。此前，国内部分大型锂离子电池制作商从磷酸铁锂材料均匀粒径、电极加工性、电极压实密度、实践比容量、循环寿数、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给商和Valence等国外供给商所供给的材料进行了十分系统的实验点评，实验数据客观地标明：国内磷酸铁锂产品与Valence等国外供给商产品相比仍有不少距离，且同一供给商供给的产品质量批次共同性差异较大、重复性很差。

究其原因，首战之地的是技能未吃透，磷酸铁锂对组成工艺条件的敏感性远远大于现在工业化的其他正极材料，即组成的工艺条件要做到严格共同才干保证批次的稳定性。国内公司在未吃透技能的条件下盲目出产，其产品自然存在先天缺乏现象；其次，科研成果转化存在联接问题，从科研成果向中试过渡和从中试向批出产过渡进程期间，缺少工艺技能系统工程规划的理念；此外，国内的材料厂商的出产进程办理精密度较低，缺少包含工序、作业、采购、检验等环节在内的规范化、标准化技能和办理体系，也是造成产品共同性低的重要原因。

3.出资影响洗牌竞争。从现有情况来看，我国车用动力锂电池基本都处于研发、实验阶段，尚未实现大批量出产，短时间内动力锂电池公司不太可能实现盈利，故而上游材料公司多按需出产，其规划也远未到达规划化出产的程度。然而，职业概念的炒作现已点燃了出资的热情，我国车用锂离子电池现实的有用产量缺乏成为了最佳突破口，此外，在当地经济利益的唆使下，政府大开绿灯，民间出资也似乎都是各取所需，大有圈地之嫌，动辄数亿的出资项目遍地开花，职业现已显示出产量过剩的端倪。有材料显示，到2010年，我国动力锂离子电池产量20亿Ah，首要散布在珠三角、长三角、东三省和京津唐等轿车工业集合区，在2015年前，动力锂离子电池及其上游材料工业出资仍将大步向前。预计在一系列出资影响下，2015年我国动力锂离子电池产量将到达39亿Ah，而我国当年EV/PHEV乘用车和电动商用车产值预计为12万辆左右，需耗费锂离子电池约9亿Ah，这仅占动力锂离子电池产量的23％。多方出资的磷酸铁锂工业如其他新兴工业相同，在开展到必定阶段之后，洗牌在所难免，唯有重视技能堆集、理性出资、精密化办理和市场运作的公司方能大浪淘沙始见金。