磷酸铁锂何去何从？全方位分析磷酸铁锂产业化进展

一、磷酸铁锂市场的发展2018-2019

据鑫椤资讯发布的《2018磷酸铁锂产业链价值研究报告》显示：从工信部发布的2019年前几批新能源汽车推广应用推荐车型目录来看，新车搭载磷酸铁锂电池的乘用车比例明显提升。其中，2019年第2批28款乘用车中，有8款搭载了磷酸铁锂，占比28.6%;而2017和2018年，这一比例仅为10%和4.4%。

当前，铁锂电池系统能量密度可达140Wh/Kg，成本较三元电池便宜10%到15%，低端车型通过更换铁锂电池获得0.3到0.6万元成本节约。无论在性能，还是在价格上，铁锂电池都具有一定的吸引力。2018年国内磷酸铁锂材料产量6.91万吨，消耗量7.12万吨。考虑电动自行车和储能领域的大规模增长后，最乐观的预期增长1.17万吨。不过，如果铁锂电池能在EV乘用车领域大规模进入，预期值将会大大提高。

预计2019年磷酸铁锂电池装机量为24.24GWh，叠加增量部分，2019年铁锂电池装机量同比将大增73.85%。而磷酸铁锂的复苏将长达2年，至少持续到补贴完全退出，即到2020年底。

2018年以来，杭州金马、河南朗泰、台湾立凯等企业纷纷在年内退出铁锂市场，而浩普瑞、升华、金锂等受需求大减影响也都开开停停，难以稳定生产。在这些受到冲击的企业中，不乏在磷酸铁锂行业耕耘了近十年的老牌企业，也没能熬过这一轮淘汰赛。这样看起来，似乎行业颓势明显。而在此背景下，也是越来越多的人开始唱衰磷酸铁锂，认为铁锂终将退出市场。不过，他们不知道的是，比亚迪、贝特瑞、北大先行等龙头正在逆势扩产中。

二、锂离子动力电池正极材料特性

从上表可见，磷酸铁锂具有LiFePO4正极材料的理论电化学比容量为170mAh/g，相对金属锂的电极电位约为3.45V，理论能量密度为550Wh/Kg。主要优点是循环性能特别优良，LiFePO4和FePO4晶体在结构上的相似性 保证了LiFePO4具有良好的循环性能，当然也有最大的缺点是低温性能特别差，主要原因是磷酸铁锂材料具有完整的橄榄石晶体结构，锂离子有一维的扩散通道，就是说只能通过【111】的方向扩散，同时磷酸铁锂中的晶体缺陷较少，缺乏自由移动的间隙原子核空穴也是导致电导率极低的原因之一。

三、磷酸铁锂在储能电源领域的应用

随着人类的能源短缺，储能电源成为人们研究的特点。目前，除铅酸电池、锂离子电池外，还有全钒液流电池、硫钠电池等应用于储能电池领域，但是还存在不少问题。磷酸铁锂主要在储能电站系统、风光发电系统、移动基站系统方面有较广泛的作用。

以上四种电池方案综合看来，铅酸电池组成的储能电站，投资规模是成本最低的，约为（50万~150万/(MW*h)），但是铅酸对环境有污染、使用年限短、循环寿命短、因此铅酸电池在储能电站中还没有广泛的应用，另外镍氢电池的成本大概为（200万~500万/(MW*h)），成本也较低，但是镍氢电池单体容量较小，单体数量较多，容易发生电池一致性问题导致电池过充过放问题。锂电池目前作为发展比较迅速的储能技术，应用较为广泛，虽然锂电池成本价格相对较高（400万~600万/(MW*h)），但是其他方面如循环寿命、环保性等优势还是发展较为广泛，由锂电池构成的储能电站总体投资较镍氢电池和铅酸电池高，从电池的使用的角度而言，铅酸电池的全寿命有效充放电次数约为1000次，镍氢和锂电池约为3000次，液流电池约为10000次，但是液流电池价格一方面比较昂贵（500万~800万/(MW*h)），另一方面液流电池设备体积较大，并且技术尚未成熟，应用较少。

综合考虑整体技术成熟度和投资、占地等因素，目前城市中的电池储能电站一般会用镍氢电池和锂电池构成储能系统。因此，基于磷酸铁锂电池的特性，其在储能电站系统中必会有很大的发展前景。

四、专利技术的风险

技术专利垄断带来的知识产权诉讼风险，一是磷酸铁锂材料的碳包覆技术专利。1999 年，法国科研中心教授米歇尔·阿曼德发明了碳包覆技术，解决了磷酸铁锂正极材料导电性不佳的难题。随后，加拿大魁北克水电公司和法国科研中心申请了这项技术专利。并将专利权独家许可给加拿大Phostech 公司。这是目前世界上唯一获得该专利许可权的公司，连与其齐名的另两大磷酸铁锂生产企业巨头美国A123和美国Valence 公司也被控侵权碳包覆技术专利，并且至今尚未了结。2008 年，该项专利在中国的申请已经获得批准。意味着可能会有中国公司被卷入该项专利的侵权诉讼之中。二是碳热还原技术专利。该专利由美国Valence 公司持有，目前尚未到中国申请专利。但伴随着动力电池全球市场快速增长的趋势，以及日益高涨的中国市场份额，美国Valence 公司未来在中国申请此项专利的可能性很高，势必对中国动力电池生产企业造成一定不利影响。

就目前而言，我国在电池材料制备技术工艺方面，尤其是在磷酸铁锂的生产上，基本没有自主知识产权，或多或少都在借鉴、购买、改进国外已有的专利技术。按照国际知识产权诉讼惯例，一旦中国动力电池生产出现大规模增长，势必会引起知识产权拥有方的关注，进而遭遇追偿诉讼。此前，日本的NTT 公司就有支付3000万美元和解金以解决磷酸铁锂材料专利纠纷的案例，台湾很多动力电池生产企业也是支付资金向Phostech 等公司购买专利使用权。

国内单位和个人申报的专利大部分是制造专利，而核心技术并不在中国人手中。

五、总结

2018年，七部委联合发布动力电池回收新规，开始对退役电池进行规范。在中国新能源汽车早期的发展中，以磷酸铁锂为主，然而随着使用寿命的终结，回收成为一大难题。与三元电池相比，磷酸铁锂回收利用率低，缺乏盈利点，甚至进行再生材料回收处于亏本状态，这导致磷酸铁锂电池回收不仅不能带来效益，还会成为拖累。磷酸铁锂市场在动力领域的发展笔者认为客车为主，乘用车为辅，但是磷酸铁锂在储能以及风光发电以及移动基站有着较大的发展前景。

每一个时代都有会有一种风靡的材料，相信磷酸铁锂会在未来的锂电行业发展中找到它合适的位置！ 

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