高需求下提升质量要求，磷酸铁锂材料“亟待”解决的行业难题！——访河北工业大学能源与环保材料研究所梁广川教授

2019年开始，随着宁德时代CTP及比亚迪“刀片电池”等电池结构技术的创新，磷酸铁锂正极材料凭借高性价比在动力乘用车领域得到快速发展。展望未来，受益于储能行业的高速成长以及铁锂电池在海外动力领域的渗透率提升，预计磷酸铁锂正极材料未来需求空间大、增速快，行业有望打开长期成长空间。中国粉体网记者特邀河北工业大学能源与环保材料研究所梁广川教授进行线上问答，深度剖析磷酸铁锂材料性能及行业未来发展趋势。

中国粉体网记者：从磷酸铁锂材料的粉体特征分析，哪些参数是我们可以借助其它手段来提升的？

梁教授：对于磷酸铁锂材料本身，主要从四个方面来表征磷酸铁锂的性能，分别是化学性能、物理性能、电化学性能和加工性能。从这四个方面分析，我们可以通过多手段来实现相关参数的控制。比如，通过粉碎技术来控制材料粉体的粒度、密度（包括压实密度、振实密度）等。通过各种新体系的引入，包括掺杂和包覆，来提升电池的容量。另外，还可以通过粒度的控制来改善材料加工性能。这些都是我们提升磷酸铁锂材料整体性能可借助的手段。

中国粉体网记者：磷酸铁锂制备工艺中，磷酸铁工艺有望成为磷酸铁锂制备的标准工艺。针对磷酸铁工艺，我们还可以进行哪些优化呢？

梁教授：磷酸铁工艺有很多优点，包括一次烧成，出气量比较小，产率比较高。受益磷酸铁锂赛道的火热，国内一些磷矿企业、钛白粉企业都在跨界进入磷酸铁锂行业，磷酸铁工艺成为主流工艺路线。但是，磷酸铁工艺也还存在一些问题，其一就是缺乏对磷酸铁材料的标准控制，比如各个厂家生产的磷酸铁的粒度、微观形貌、化学成分都有不同。因此，我们呼吁国内尽快完善关于磷酸铁材料的工艺标准。有了良好的工艺标准后，更有利于对磷酸铁锂材料进行工艺优化。另外，基于目前磷酸铁锂市场供应量比较紧缺，一些电池企业在使用不同厂家材料的过程中发现，不同厂家的磷酸铁锂材料性能有很大不同。因此，原料的标准化问题，以及磷酸铁锂材料指标（包括物理指标、化学指标），特别是磷酸铁材料的球形度和粒度的标准化，这是亟待解决的问题。

中国粉体网记者：在磷酸铁锂材料的改性研究中，单一改性方式并不能很好地实现LiFePO4整体性能的提升。许多研究是将几种改性策略的优势相结合，制备出电化学性能更为优异的正极材料。在材料改性这一块，您能跟我们聊聊吗？

梁教授：磷酸铁锂本身是复合材料，主要材料构成包括磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖，也是一种多元材料。现在国内对磷酸铁锂改性主要是掺杂和包覆。所谓掺杂，是用多种其它元素离子对材料体系进行掺杂，目的是改善材料的电化学性能，包括容量、倍率等，以及改善它的加工性能。通过元素的掺杂，实现材料烧结过程中粒径的变化，改善加工性能。包覆，不仅仅是碳包覆，还有无机非金属材料颗粒包覆、有机导电高分子体系包覆等。目前这些技术在更新迭代中，并且这些包覆技术，从行业看大部分都是各个厂家的独有技术。现在在学术机构还看不到这些包覆、掺杂的结果。这个迫切需要行业内能有一些共性的技术，并且相互加强技术交流，省去一些厂家单独去重复摸索这些工作，造成社会资源的浪费。

中国粉体网记者：对于磷酸铁锂材料的高值化发展，未来主要有哪些方面？

梁教授：磷酸铁锂材料正朝向快速工业化的方向发展。在应用方面，磷酸铁锂有许多特殊的应用场合，比如高比容量的场合、超低温或者超高温的的场合。企业在做电池的时候，经常需要针对某个具体特征选择磷酸铁锂材料。目前市场上还缺乏这种高定制化的磷酸铁锂材料。市面上材料同质化严重，尤其缺乏准确的实验数据。预计未来磷酸铁锂高值化发展，将朝专业化、精细化的方向发展。比如开发一些高容量的材料、高压实的材料分别去对应电动汽车需高比能动力电池，高固含量的材料、低表面积的材料适用于水系制浆等场合，高倍率材料、超低温材料等都是材料的专业特征对应的材料。因此，建议磷酸铁锂材料企业加强研发，采用适合于自己的技术，去做一些独特性材料的产业化发展，少做大众化、雷同的产品。

中国粉体网记者：在磷酸铁锂市场持续火爆的背景下，已有10多家上市企业先后跨界布局，集中在磷化工企业及钛白粉企业。在这两类企业中，哪种跨界更容易实现产能？

梁教授：从材料的角度分析，都是比较容易实现产能的企业。因为这两种企业都掌握着上游资源，即磷化工企业掌握着磷源、钛白粉企业掌握着铁源。但是，目前为止，它们都不太容易实现大规模的产能扩张。主要核心问题还是同质化现象突出。现在行业内大部分材料都是根据成熟配方做出的，但是能否满足具体客户的要求，比如比亚迪的需求、宁德时代的需求，差异性在哪，企业如何满足特定客户需求等。从客户的角度做磷酸铁锂材料，对于注重研发的企业更容易实现自己的产能。据我所知，像我们公司，经常用一些特定场合的磷酸铁锂电池和材料，但是实际找起来很费劲。因此，希望材料企业做一些有特点的材料，这是一个比较好的路径。

中国粉体网记者：与之前几年相比，2022年磷酸铁锂产能扩张速度更快，预计到2022年底全国磷酸铁锂可利用产能将达到近300万吨，这300万吨产能也足以满足2025年下游需求。您是怎么看待这个“产能过剩”问题？

梁教授：“产能过剩”，现在谈论这个问题尚早。实际上，从整个国家需求分析，电池汽车产业、储能电池产业、甚至电动自行车行业，都对磷酸铁锂材料有很大的需求空间。未来五年内，电动自行车行业的铅酸电池要替换成磷酸铁锂电池，这么算下来，这些产能还远远不够，完全不能满足目前的需求。现在问题的关键是，铁锂电池核心原材料——锂资源不在中国。这个问题的解决方案，依赖于我们如何去开发整个体系的原料资源，比如：加强国内的地质勘探，保证锂资源的供应。如果现在磷酸铁锂材料达到300万吨，按照接近1/4产能计算，每年对碳酸锂的需求将近七八十万吨。而现在国内外能提供的碳酸锂产能也就10万吨左右。这个巨大的缺口主要体现在原材料供应上，因此需要警惕原材料短缺问题。有些企业可能不考虑这些，先把产能建起来，后期很可能找不到原料。整体上来说，磷酸铁锂扩产需要一个降温的过程，真正的产能会受到国家一些政策方针的影响，比如碳中和碳达峰，这种政策对磷酸铁锂产能的需求是非常大的。

中国粉体网记者：相比国内磷酸铁锂赛道火热，国外磷酸铁锂市场发展空间是什么情形？

梁教授：国外基本上没有产业基础。目前对于磷酸铁锂行业，其主要的产能、消费都在中国。对于锂电池，几乎60-70%的产能都在中国，而对于磷酸铁锂材料，几乎95%以上的产能都在中国。中国经过二十多年的发展，所有的磷酸铁锂产业链，包括原料、材料、设备、检测、人才储备和经验，都有一个充分的空间储备。国外现在刚刚起步，即使有磷酸铁锂市场，它们的设备、人才也基本上是从中国引进过去的。未来5-10年内，国外磷酸铁锂市场还形成不了很大的发展空间。因此，对于磷酸铁锂企业来说，还是需要立足国内，精耕细作，扎实进行这方面的工作。

中国粉体网记者：如果将磷酸铁锂用于未来的固态电池正极材料，对于磷酸铁锂材料，需要有哪些改进呢？

梁教授：固态电池目前是国内电池发展特别热的一个赛道，很多企业都在做固态电池。但是，固态电池的目标瞄准的是高比容量电池。为了提升它的比容量，电池的主要体系是用金属锂来做负极，用高电压、高克容量的材料做正极材料，这样才能实现比容量的大幅度提升。根据《中国制造2025》明确的动力电池发展规划，2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。磷酸铁锂电池由于电压低在固态电池中没有优势。如果将铁锂电池比作牛，其应用应在出力大、负重大的场合，而不是用在赛马跑得快的场合。因此，磷酸铁锂电池将来主要应用在液态电池的储能和汽车领域。简而言之，在固态电池方向，磷酸铁锂材料没有优势。

中国粉体网记者：非常感谢梁教授接受我们的线上访谈，谢谢！

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除

本文地址：http://libattery.net/news/details312.html