磷酸铁锂电池简介
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磷酸铁锂电池简介
1.磷酸铁锂电池定义
磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
2.磷酸铁锂正极材料
磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学性能,充放电平台十分平稳,充放电过程中结构稳定。同时,该材料无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点,是目前电池界竞相开发研究的热点。该材料具有发上图所示的晶体结构。工作电压范围:2.5~3.6V,平台约3.3V,比钴酸锂电池3.7V低一些。由于该材料导电性差,需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒,或者往磷酸铁锂颗粒表面包覆导电碳材料,提高材料的电子电导率;或掺杂金属离子来提高导电性。这样材料的密度低,做成电池的体积比容量低,只有180Wh/L(钴酸锂可做到400Wh/L 以上),在小电池领域,同样尺寸电池只有现有电池容量的一半不到。
3.磷酸铁锂的优点:
(1)安全。磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。绝不用担心爆炸。
(2)稳定性高。包括高温充电的容量稳定性,储存性能等。这是最大的优点。
(3)环保。整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。不像钴是有
毒的物质。
(4)价格便宜。
4.磷酸铁锂的缺点:
(1)导电性差,目前可通过添加C或其它导电剂得到解决。即:LiFePO4/C正极。
(2)振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5,电池极片的面密度低,所以同样型号的电池容量更低。从消费便携电子产品上看,磷酸铁锂没有前途,在特定的电池领域使用较有优势,如动力电池。
(3)制造成本偏高,在电池生产上加工困难、倍率放电不稳定(需要特定的电池工艺配合,受工艺影响很大)。
(4)技术还未成熟。由于振实密度低,比表面积大,需要改变电池先行工艺。而且电解液也需重新开发适用的电解液体系,用现有的成熟电解液难发挥其性能。没有批量配套的保护线路和充电器,较难在现有的电子设备上发挥出其特性,需要一个整体的行业整合。
5.磷酸铁锂电池产业:优势分析
(1)磷酸铁锂产业符合政府产业政策的导向,各国都把储能电池和动力电池的发展放在国家战略层面高度,配套资金和政策支持的力度很大,中国在这方面有过之而不及,过去关注镍氢电池,现在则把目光更多的集中到磷酸铁锂电池上。
(2)LFP代表了电池未来发展的方向,随着技术成熟,甚至可能成为
最廉价的动力电池。
(3)磷酸铁锂产业的市场蛋糕大的超乎想象,正极材料最近三年的市场容量有上百亿,三年后每年的市场容量将超过100亿元,并呈现不断增长的趋势,而电池更是有超过5000千亿美元的市场容量。(4)根据电池产业发展的规律,材料和电池行业基本呈现稳定增长的趋势,抗周期性好、受国家宏观调控的影响小。而磷酸铁锂作为新型的材料和电池,随着市场扩大和渗透率提高,产业增长速度明显快于电池行业整体发展速度。
(5)磷酸铁锂电池应用领域广泛。
(6)磷酸铁锂产业利润率非常之高。而且由于未来强大市场的支撑,行业在长时间内可保证此高利润率。
(7)磷酸铁锂行业在材料方面技术壁垒很高,可以避免过分竞争。(8)磷酸铁锂产业不会过分依赖国外市场,原料和设备也不会受制于国外企业,国内整个产业链相对是比较成熟的,只不过国内企业在对设备、工艺的理解和控制上略逊于国际领先企业。
6.磷酸铁锂电池产业:劣势分析
(1)磷酸铁锂产业还处于初级阶段,最大的风险在于技术,而技术的瓶颈不是局限在某一点,而是涉及到整个产业链。目前看来,材料技术、电池组技术和电池控制系统这三项关键技术都没有得到完美的解决。在这三个领域里面,国内都有企业涉足,但是还没有一家真正意义上成功的企业。因此,短期内磷酸铁锂很难有大的作为,特别是
在混合动力或纯电动汽车应用方面。
(2)磷酸铁锂第二个制约的瓶颈是成本问题。虽然磷酸铁锂电池有部分已渗透到电动工具、电动玩具、矿灯、UPS电源、电动自行车或其他代步车等市场,但是在推广过程中难度依然很大,主要原因是在价格上没有竞争优势,镍氢、镍镉、铅酸电池仍然占据市场的主导。对于很多企业瞄准的新能源汽车市场受制于技术和使用环境,要打开局面还需要等待很长时间。因此,“磷酸铁锂现在没有市场”也是不争的事实。
(3)第三个比较突出的问题是磷酸铁锂行业现在处于无序的状态,产业分工不明确,上下游衔接不畅。导致材料商生产的材料得不到很好的利用,结果只能自己去做电芯;电芯厂买不到合适材料,结果自己去搞材料。很多企业刚开始的时候定位很明确,只做一个环节,到后来把产业链拉得很长,结果人才、资本和管理跟不上导致项目失败。(4)磷酸铁锂行业人才分散,形成不了一种互补机制。磷酸铁锂是一项高科技的产业,项目成败不是靠个人,而是靠一个团队。但国内大部分磷酸铁锂企业都是靠1-2技术人员在支撑,没有团队的概念。这个行业目前技术人员心态浮躁的居多,只要是有点能耐的,都不甘当配角,而是喜欢自立门户。优秀的人才集结不起来,是这个行业很致命的问题。