磷酸铁锂锂离子电池技术分析
磷酸铁锂锂离子电池技术分析
总论
目前市场上使用的锂离子电池正极材料为LiCoO2,主要靠进口，钴有毒且资源匮乏致使钴价居高。电池材料料成本中正极材料就占约40注右，而钻又在LiCoO2料成本中占约80%以上，为此开发非钻且电化学性能优秀的正极材料迫在眉睫。随着锂子电池在便携式电气设备中的需求日益增长，特别是将在电动车（EV）用能源和大型储能电池方面的应用都使寻找替代LiCoO2的开发工作加速。磷酸铁锂中铁和磷资源丰富，价廉且无毒，环境友好，在充放电过程中体积变化小，结构稳定，具有良好的电化学性能。二磷酸铁锂材料现状
磷酸铁锂材料现有一些问题：
1）容量偏低
2）导电性差
3）制造成本偏高
4）加工困难（制浆,拉浆, 辊轧等工序都需要特殊处理,很多企业不能很好的处理）
5）倍率放电不稳定（需要特定的电池工艺, 受工艺影响很大）现在电器的使用趋势是小巧型发展, 所以对电池也有同样的要求
高体积能量密度，从容量上看磷酸铁锂没有什么优势，顶多在特定的电池领域使用。磷酸铁锂振实密度比较低，比表面积很大，需要改变电池制作工艺，而且电池极片的面密度低，所以同样型号的电池容量更低，做为成熟的材料钴酸锂跟现在很多新材料比综合型能依然是最好的，加工性能是最好
的，容量一般，循环性能一般，安全性能不太好，倍率性能可以。因此，磷酸铁锂材料的锂离子电池用在小型电器的可能不太。
磷酸铁锂的原料成本很低，来源广泛，但钴酸锂等锂电池正极材料有他们各自的特性，因此，他们不是相互的替代品。磷酸铁锂的容量低是相对钴酸锂而言，和铅酸，镍氢比较，还是有优势。
磷酸铁锂锂离子电池的安全性能和循环性能比较稳定，应用于动力电池是它的优势。
磷酸铁锂现在当务之急是解决材料的导电性差的问题，现在比较流行的是表面包覆和金属离子搀杂来改善材料的导电性，常规性能基本上没有什么问题，就是在电池大电流放电性能方面稍差，等基本解决材料的导电性差问题，磷酸铁锂材料电池可以完全取代镉镍在电动工具方面的使用。三磷酸铁锂材料生产现况
国内方面，山东海霸通讯设备有限公司投资3 亿人民币，新建厂房占地350 亩，拟建成国内最大的磷酸铁锂动力电池生产基地，万向集团实测了山东海霸的磷酸铁锂聚合物动力电池，发现其性能比锰酸锂电池性能还要好，通常所担心的低温性能在-20C已经达到80%殳计容量，而高倍率放电10C时也可达到80%容量，仅温升过快而已。这表明，磷酸铁锂已经基本达到电动汽车的使用要求。当然磷酸铁锂要大行其道，可能还有一些工艺完善，产品质量稳定化的过程，但据
预测，2-3 年内必是磷酸铁锂作为动力电池的主流，这个观点是绝大多数动力锂电池生产者和研究者的共识。另外，深圳市比亚迪电池股份有限公司正致力于研究动力汽车，目前该公司大批量采购国内生产的磷酸铁锂，
凡是能批量生产的，比亚迪公司都成吨的采购，据称目前磷酸铁锂月需求是40 吨。该公司已经先购入三条不同的烧结设备准备进行中试研究。此外，ATL广东新能源目前每月对磷酸铁锂的需求是10吨，天津力神在经过长时间的为Vale nee OEM后，每月也有固定的磷酸铁锂需求，河南环宇集团和青岛澳柯玛都希望能寻找到供应磷酸铁锂材料的国内生产厂家，还有一些锂离子电池生产厂家都已经对磷酸铁锂系列的电池进行了较长的研究，已经获得了使用经验，市场已经逐渐成熟。欧美、台湾、日本方面对磷酸铁锂材料也有很大的需求量，目前磷酸铁锂材料在国内和国际市场上都处于供不应求状态，苏州恒正科技制备的磷酸铁锂材料售价高达30多万/吨，另外，
台湾必翔愿意独家包销湖南瑞翔的磷酸铁锂材料5 年，足见国际市场磷酸铁锂的需求之旺盛。
据估计，至2006年，锂离子动力电池总需求量为50.69亿Ah（单体电池工作电压3.6 伏），折算为正极材料其消耗量为36200吨，而以上数据仅仅只包含了国内市场，考虑到国外市场的拓展及电动轿车的潜在发展，对动力型锂离子电池正极材料的需求量要远远超出36200吨。综合上述分析，磷酸铁锂作为新型高能锂离子电池的正极活性材料及电子材料产品, 随着电池工业及电子工业的发展，具有广阔的市场前景。在未来的两三年内，磷酸铁锂的市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂的需求将大幅增
加。
但目前磷酸铁锂还没有达到像钴酸锂这样的应用广度，主要原因是锂离子电池生产厂家没有稳定的货源供应情况下，也不能进行电池生产线的
扩产，问题解决的关键还是在于磷酸铁锂材料产量的提高和产品质量稳定
性的解决，解决产品的稳定性也正是本技术团队的优势所在。
四磷酸铁锂锂离子电池的消费需求和潜在客户目前磷酸铁锂锂离子电池尚没有达到大规模商品化的主要原因是磷酸铁锂材料质量的稳定性，这一问题正被某些公司所解决，正由于部分技术问题尚未得到完美解决，磷酸铁锂锂离子电池目前主要用在高尔夫球场推车用电源，矿灯，电动摩托，电动自行车，动力工具、以及电动汽车等方面。
磷酸铁锂锂离子电池的推广应用领域主要有：
(1) 储能设备
太阳能、风力发电系统之储能设备；不断电系统UPS ；配合太阳能电池使用作为储能设备(比亚迪已经在生产此类电池) 。
(2) 电动工具类
高功率电动工具(无线) ；电钻、除草机等。
(3) 轻型电动车辆
电动机车, 电动自行车, 休闲车, 高尔夫球车, 电动推高机, 清洁
车；混合动力汽车(HEV), 近期2-3 年的目标。
(4) 小型设备
医疗设备: 电动轮椅车, 电动代步车) ；玩具：遥控电动飞机, 车, 船。
(5) 其它小型电器
矿灯；植入性的医疗器械(磷酸铁锂无毒性, 锂电池仅铁锂可满足要求) ；替代铅酸，镍氢，镍镉，锂钴，锂锰类电池在小型电器上的应用
(2008 镍镉将全面退出市场) 。
目前已经实现的应用：1.8Ah 及以下的18650 型圆柱电池。应用市场：18650 型是一种通用标准，可用于小型电器，全球需求为5000 万个电池/年。预计3 年后磷酸铁锂锂离子电池的应用将会有一个很大的增加，并将会占据主导地位。
总之，目前磷酸铁锂锂离子电池产品正处于行业的萌芽阶段，而中国环境问题突出, 能源问题紧张，因此，磷酸铁锂锂离子电池潜在市场巨大，而国内外的电池厂家，要么不具备稳定的生产能力，要么生产的产品质量存在诸多问题或产量太小。
五结论
磷酸铁锂锂离子电池的生产在近2-3 年不会发生争夺客户的竞争，目前的市场现状是质量和性能的竞争，客户和市场都在寻找质量和性能优良的磷酸铁锂锂离子电池。因此，磷酸铁锂锂离子电池项目的开发成功将产生很高的经济效益和社会效益。