磷酸铁锂电池研究报告和市场调研共21页文档

2. 比容量大，高效率输出：标准放电为2～5C、连续高电流放电 可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；
3. 工作温度范围宽广（-20 ℃ ——＋75 ℃ ），高温时性能良好： 外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可 达160℃，电池内部结构安全、完好；
4. 即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性 最好；
2020/4/19Fra bibliotek磷酸铁锂的特点分析（四）: ➢ 缺点
3. 振实密度较低。一般只能达到0.8-1.3，低的振实密度可以说 是磷酸铁锂的最大缺点。但这一缺点在动力电池方面不会突 出。因此，磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。
4. 磷酸铁锂电池低温性能差。在0℃时的容量保持率约60～70％， -10℃时为40～55％，-20℃时为20～40％。这样的低温性能显 然不能满足动力电源的使用要求。当前一些厂家通过改进电 解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设 计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升。
7. 可快速充电，自放电少，无记忆效应：可大电流2C快速充放 电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起 动电流可达2C, ；
8. 低成本；
9. 对环境无污染。
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LFP电池放电曲线
以STL18650为例，在不同放电倍率和不同温度下放电曲线。
高效率输出
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工作温度范围广
磷酸铁锂的特点分析（三）: ➢ 缺点
1. 导电性差：目前在实际生产过程中通过在前驱体添加有机 碳源和高价金属离子联合掺杂的办法来改善材料的导电性 （A123、烟台卓能正采用这种方法），研究表明，磷酸铁 锂的电导率提高了7个数量级，使磷酸铁锂具备了和钴酸锂 相近的电导特性。
2. 锂离子扩散速度慢。目前采取的解决方案主要有纳米化 LiFePO4晶粒，从而减少锂离子在晶粒中的扩散距离，再者 就是掺杂改善锂离子的扩散通道，后一种方法看起来效果 并不明显。纳米化已经有较多的研究，但是难以应用到实 际的工业生产中，目前只有A123宣称掌握了LiFePO4的纳米 化产业技术 。
宏观图
磷酸铁锂工作原理图
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微观结构图
LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过 聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中 的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。
磷酸铁锂的特点分析（一）: ➢ 优点
1. LiFePO4电池的标称电压是3.2 V（稳定的放电平台）、终止充 电电压是3.6V、终止放电压是2.0V ;
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LFP材料国内企业情况表
2020/4/19
国内前9位LFP材料企业
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国内前9位LFP材料企业
LFP材料国内外厂商市场状况总结（一）
➢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％。
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正极材料磷酸铁锂的生产工艺（一）
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。
•其特色是不含贵重元素，原料价格低且磷，铁，锂在地球上 的资源含量丰富，供料不会存在很大问题。
•除具有锂电池的共性特点外，还有一些特有的优点，比如其 工作电压适中（3.2V），容量大(170mAh/g)，高放电功率，可 快速充电且循环寿命长（高达2000次），在高温与高热环境 2下020的/4/1稳9 定性高。`
正极材料——磷酸铁锂
磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP，也叫锂铁磷）电池是指用磷酸 铁锂作为正极材料的锂离子电池，其工作原理和锂离子电池是 一样的。
•LiFePO4正确的化学式为LiMPO4，（M 可以是任何金属，如 Fe，Co，Mn，Ti等）。
•其物理结构为橄榄石结构，从结构来看，可以用在锂离子电 池的正极材料还有AyMPO4, Li 1-xMFePO4, LiFePO4.MO等都 可以做正极材料。
➢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。
5. 极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；实 验室制备的磷酸铁锂单体电池在进行IC的循环测试时，循环 寿命高达2000次。
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磷酸铁锂的特点分析（二）: ➢优点
6. 过放电到零伏也无损坏，零电压存放7天后电池无泄漏，性能良 好，容量为100%；存放30天后，无泄漏、性能良好，容量为 98%；存放30天后的电池再做3次充放电循环，容量又恢复到 100%。
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LFP国际主要厂商及产能
目前国际上在磷酸铁锂领域的领先企业主要有3家，分别是 美国的A123，加拿大的Phostech以及美国的Valence，掌握较为 成熟的量产技术。
2019年LFP全球供应量为1500吨左右，其中美国A123供应750 吨，国内厂商供应500吨左右，其中斯特兰几乎占一半的份额。
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正极材料——磷酸铁锂与锰酸锂的电性能比较
生产锂离子动力电池必然要对正极材料进行选择。虽然从理论上讲， 可以提供选择的正极材料品种繁多，但是目前真正可以应用商业生产用途 的锂离子正极材料很少，归纳下来只有磷酸铁锂、锰酸锂材料。下面我们 对两种材料进行一下对比：
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➢ 通过以上比较，两种正极材料各自存在的优势和劣势，但磷 酸铁锂的原物料来源更广泛，价格更低廉，最重要的一点是它 无环境污染。并且它存在的一些缺点现在已经有厂家通过技术 手段已经大部分改进了，并且已经能够很好地商业化运作了。