限制高能量密度补贴 磷酸铁锂如何能打破僵局

2018-04-17      1769 次浏览

  2018年4月12-13日,在“2018(第三届)镍钴锂产业链峰会”上,青海泰丰先行锂能科技有限公司销售总监李梁阐述了高能量密度补贴限制下的磷酸铁锂如何破局,并表示,新能源汽车行业的快速发展,将给包括磷酸铁锂在内的所有相关材料带来巨大的发展机遇。


  2017年中国EV(电动汽车)市场表现:


  2017年我国新能源汽车生产约81.1万辆,销售77.7万辆。动力电池装机总电量约36.24GWh,同比增长29%。


  

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  2017年新能源分类装配电(Gwh)情况


  

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  中国电动汽车销量及电池装配量趋势


  

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  李梁表示,新能源汽车行业的快速发展,将给包括磷酸铁锂在内的所有相关材料带来巨大的发展机遇,中国动力汽车将拉动正极材料的需求快速增长。


  正极材料需求量趋势


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  会上,李梁还对磷酸铁锂进行了科普。


  何为磷酸铁锂?


  1997年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸铁锂(LiFePO4),简称LFP,比传统的正极材料更具安全性,尤其耐高温,耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的动力锂电池的正极材料。


  充电时,锂离子从FeO6层面间迁移出来,经过电解液进入负极,发生Fe2+→Fe3+的氧化反应,为保持电荷平衡,电子从外电路到达负极。放电时则发生还原反应,与上述过程相反。即:


  充电时:LiFePO4-xLi+-xe―→xFePO4+(1x)LiFePO4


  放电时:FePO4+xLi++xe―→xLiFePO4+(1-x)FePO4


  

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  磷酸铁锂的制备产业发展:


  自20世纪90年代末,橄榄石型磷酸铁锂材料的研究获得全球范围内广泛的重视。其合成方法有多种,包括共沉淀法,固相合成法,水热溶剂法等,固相合成法目前最为普遍。


  通过近20年的发展,尤其是2012年以来,伴随中国新能源汽车产业的快速拉动,截止2017年全球范围内已经形成了近10万吨的磷酸铁锂的产能。然而更多的挑战在与跟上终端越来越苛刻的要求,对磷酸铁锂特性优势的更高追求和对其缺陷的弥补成为两个主要方向,需要对材料进行不断的改进。


  

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  磷酸铁锂的改进方向:


  LiFePO4虽然具有结构稳定,安全,无污染且价格便宜等优点,但李梁表示还是存在着锂离子的扩散系数小,电子导电率低等缺点,导致其室温下的循环性能以及高倍充放电性能不是很好。针对LiFePO4材料导电性差的特点,目前业界主要从以下几个方面的措施来改善:

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  国家补贴政策的导向:


  中国新能源汽车补贴政策,长期对技术路线和产业方向做指引。通过对比2018年最新的新能源客车的比较如下:


  

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  单纯考虑LFP在新能源客车上的使用,可以看出:


  1、材料成本必须大幅下降,这是挑战也是未来发展的新机遇;


  2、材料的能量密度需要提升,系统达到115Wh/Kg才能拿到补贴;


  3、结合乘用车补贴政策,短期内可以考虑能量密度120Wh/Kg档的使用LFP材料代替三元素;


  磷酸铁锂材料的发展机会—资源成本优势:


  现在:

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  未来:

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  磷酸铁锂材料的发展机会—储能领域:

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  随着锂离子电池整体成本的快速降低,同时因为磷酸铁锂材料在循环和成本等多方面的优势,最有可能率先用于锂离子电池替代铅酸电池,在储能领域大规模应用。据预测,到2024年,全球储能系统的安装容量将达到45Gwh/81GWh。采用磷酸铁锂电池,将新增磷酸铁锂需求10-20万吨。


  综述:


  李梁称,在中国新能源政策引导下,短期内对磷酸铁锂材料产生了消极的影响,但只要在以下几方面有所突破,坚信磷酸铁锂材料的未来更加美好。


  1、磷酸铁锂材料在安全和成本上的优势,需要充分发挥出来;


  2、磷酸铁锂材料在能量密度,功率等方面的劣势,需要积极寻求突破;


  3、产品坚持高端引领,杜绝低端重复,坚决淘汰落后的工艺和产能,抵制同质化竞争,价格战;


  4、积极培养乘用车、储能等新的应用领域,扩大磷酸铁锂材料的应用规模,进一步开发磷酸铁锂更多的应用场景。


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