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        高能量密度補(bǔ)貼限制下磷酸鐵鋰如何破局?


        來(lái)源:上海有色網(wǎng)

        [導(dǎo)讀]  據(jù)預(yù)測(cè),到2024年,全球儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝容量將達(dá)到45Gwh/81GWh。采用磷酸鐵鋰電池,將新增磷酸鐵鋰需求10-20萬(wàn)噸。

        中國(guó)粉體網(wǎng)訊   2018年4月12-13日,在“2018(第三屆)鎳鈷鋰產(chǎn)業(yè)鏈峰會(huì)”上,青海泰豐先行鋰能科技有限公司銷售總監(jiān)李梁闡述了高能量密度補(bǔ)貼限制下的磷酸鐵鋰如何破局,并表示,新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展,將給包括磷酸鐵鋰在內(nèi)的所有相關(guān)材料帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。


        2017年中國(guó)EV(電動(dòng)汽車)市場(chǎng)表現(xiàn):


        2017年我國(guó)新能源汽車生產(chǎn)約81.1萬(wàn)輛,銷售77.7萬(wàn)輛。動(dòng)力電池裝機(jī)總電量約36.24GWh,同比增長(zhǎng)29%。


        2017年新能源分類裝配電(Gwh)情況


        中國(guó)電動(dòng)汽車銷量及電池裝配量趨勢(shì)



        李梁表示,新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展,將給包括磷酸鐵鋰在內(nèi)的所有相關(guān)材料帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇,中國(guó)動(dòng)力汽車將拉動(dòng)正極材料的需求快速增長(zhǎng)。


        正極材料需求量趨勢(shì)



        會(huì)上,李梁還對(duì)磷酸鐵鋰進(jìn)行了科普。


        何為磷酸鐵鋰?


        1997年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),簡(jiǎn)稱LFP,比傳統(tǒng)的正極材料更具安全性,尤其耐高溫,耐過(guò)充電性能遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)鋰離子電池材料。因此已成為當(dāng)前主流的動(dòng)力鋰電池的正極材料。


        充電時(shí),鋰離子從FeO6層面間遷移出來(lái),經(jīng)過(guò)電解液進(jìn)入負(fù)極,發(fā)生Fe 2+→ Fe 3+的氧化反應(yīng),為保持電荷平衡,電子從外電路到達(dá)負(fù)極。放電時(shí)則發(fā)生還原反應(yīng),與上述過(guò)程相反。即:

        充電時(shí):LiFePO4-xLi+-xe―→xFePO4+(1x)LiFePO4

        放電時(shí):FePO4+xLi++xe―→xLiFePO4+(1-x)FePO4



        磷酸鐵鋰的制備產(chǎn)業(yè)發(fā)展:


        自20世紀(jì)90年代末,橄欖石型磷酸鐵鋰材料的研究獲得全球范圍內(nèi)廣泛的重視。其合成方法有多種,包括共沉淀法,固相合成法,水熱溶劑法等,固相合成法目前最為普遍。


        通過(guò)近20年的發(fā)展,尤其是2012年以來(lái),伴隨中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速拉動(dòng),截止2017年全球范圍內(nèi)已經(jīng)形成了近10萬(wàn)噸的磷酸鐵鋰的產(chǎn)能。然而更多的挑戰(zhàn)在與跟上終端越來(lái)越苛刻的要求,對(duì)磷酸鐵鋰特性優(yōu)勢(shì)的更高追求和對(duì)其缺陷的彌補(bǔ)成為兩個(gè)主要方向,需要對(duì)材料進(jìn)行不斷的改進(jìn)。



        磷酸鐵鋰的改進(jìn)方向:


        LiFePO4雖然具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,安全,無(wú)污染且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),但李梁表示還是存在著鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)小,電子導(dǎo)電率低等缺點(diǎn),導(dǎo)致其室溫下的循環(huán)性能以及高倍充放電性能不是很好。針對(duì)LiFePO4材料導(dǎo)電性差的特點(diǎn),目前業(yè)界主要從以下幾個(gè)方面的措施來(lái)改善:




        國(guó)家補(bǔ)貼政策的導(dǎo)向:


        中國(guó)新能源汽車補(bǔ)貼政策,長(zhǎng)期對(duì)技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)方向做指引。通過(guò)對(duì)比2018年最新的新能源客車的比較如下:




        單純考慮LFP在新能源客車上的使用,可以看出:


        1、材料成本必須大幅下降,這是挑戰(zhàn)也是未來(lái)發(fā)展的新機(jī)遇;

        2、材料的能量密度需要提升,系統(tǒng)達(dá)到115Wh/Kg才能拿到補(bǔ)貼;

        3、結(jié)合乘用車補(bǔ)貼政策,短期內(nèi)可以考慮能量密度120Wh/Kg檔的使用LFP材料代替三元素;


        磷酸鐵鋰材料的發(fā)展機(jī)會(huì)—資源成本優(yōu)勢(shì):


        現(xiàn)在:


        未來(lái):


        磷酸鐵鋰材料的發(fā)展機(jī)會(huì)—儲(chǔ)能領(lǐng)域:


        隨著鋰離子電池整體成本的快速降低,同時(shí)因?yàn)榱姿徼F鋰材料在循環(huán)和成本等多方面的優(yōu)勢(shì),最有可能率先用于鋰離子電池替代鉛酸電池,在儲(chǔ)能領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)預(yù)測(cè),到2024年,全球儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝容量將達(dá)到45Gwh/81GWh。采用磷酸鐵鋰電池,將新增磷酸鐵鋰需求10-20萬(wàn)噸。


        綜述:


        李梁稱,在中國(guó)新能源政策引導(dǎo)下,短期內(nèi)對(duì)磷酸鐵鋰材料產(chǎn)生了消極的影響,但只要在以下幾方面有所突破,堅(jiān)信磷酸鐵鋰材料的未來(lái)更加美好。


        1、磷酸鐵鋰材料在安全和成本上的優(yōu)勢(shì),需要充分發(fā)揮出來(lái);

        2、磷酸鐵鋰材料在能量密度,功率等方面的劣勢(shì),需要積極尋求突破;

        3、產(chǎn)品堅(jiān)持高端引領(lǐng),杜絕低端重復(fù),堅(jiān)決淘汰落后的工藝和產(chǎn)能,抵制同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng),價(jià)格戰(zhàn);

        4、積極培養(yǎng)乘用車、儲(chǔ)能等新的應(yīng)用領(lǐng)域,擴(kuò)大磷酸鐵鋰材料的應(yīng)用規(guī)模,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)磷酸鐵鋰更多的應(yīng)用場(chǎng)景。


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