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磷酸鐵鋰在電池產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)況
閱讀：1453 發(fā)布時間：2009-2-14
磷酸鐵鋰在電池產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)況
1997年，Goodenough等報道了橄欖石的磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）可用于鋰離子電池正極材料，其中的鋰離子可以*從晶格中脫出形成同樣結(jié)構(gòu)的FePO4，其相對于鋰的電極電勢為3.5伏，理論容量為170mAh/g，被認為是極有可能替代現(xiàn)有材料的新一代正極材料。
FePO4主要優(yōu)點表現(xiàn)在：（1）由于采用磷酸根取代了氧，在濫用條件下不會有氧氣析出，能解決鈷酸鋰及其他現(xiàn)有正極材料不能解決的安全問題。（2）原料來源廣泛，存儲量豐富，價格低低廉。（3）無毒、無污染，是真正的綠色能源。（4）高溫性能好。磷酸亞鐵鋰（FePO4）具有安全性能好、較穩(wěn)定的氧化狀態(tài)、循環(huán)壽命佳、原材料來源廣泛、價格便宜、高溫性好、可逆充電比容量較高、無毒、無污染等優(yōu)點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。
目前磷酸鐵鋰zui上游的化合物，被三家專業(yè)材料公司所掌握，分別是A123的Lil-xMFePO4、Phostech的LiMPO4以及Aleees的LiFePO4zM，同時也已經(jīng)發(fā)展出十分成熟的量產(chǎn)技術(shù)，其中zui大的產(chǎn)能已可達月產(chǎn)250噸。A123的Lil-xMFePO4主要的特征是奈米級的LFP，藉由物理性質(zhì)的改變以及在正極材料當(dāng)中添加了貴金屬，并輔佐特殊材質(zhì)的古墨為負極，使得原本導(dǎo)電能力較差的LFP，可以成為商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品；Phostech的LiMPO4主要特征藉由前驅(qū)物在高過飽和度的狀態(tài)下，施以激烈的機械攪拌力，造成金屬氧化物與LFP發(fā)生激動起晶之作用，產(chǎn)生共結(jié)晶蝗LFP與金屬氧化物的晶核，使得原本難以控制的二價鐵與晶相成長，得到了穩(wěn)定的控制，進而取得了高容量與低阻抗的LFP。
而我國“磷酸亞鐵鋰”鋰離子電池材料戌近年來也已取得了重大突破，新材料克容量水平已經(jīng)超過每克140毫安。在中試規(guī)模下制備的磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料技術(shù)已達到*水平，使鋰離子電池產(chǎn)品性能大幅度提高。這種材料不僅能夠滿足電動汽車大功率放電的要求，而且在1000次循環(huán)條件下仍循環(huán)性能優(yōu)良，能保持初始容量的90%以上。
這些上游材料的突破與快速發(fā)展，引起了鋰電池廠與汽車業(yè)者的注意，并且?guī)恿虽囯姵嘏c油電混合車的興盛之路；LFP電池和一般鋰電池同為綠色環(huán)保電池，但兩者zui大不同點是*沒有過熱或爆炸等安全性顧慮，再加上電池循環(huán)壽命約是鋰電池的4~5倍，高于鋰電池8~10倍高放電功率（可瞬間產(chǎn)生大電流），加上同樣能量密度下整體重量，約較鋰電池減少30~50%，包括美國*的油電混合坦克車與悍馬車（近戰(zhàn)隱匿）、通用汽車、福特汽車、豐田汽車等業(yè)者皆高度重視LFP電池發(fā)展。A123甚至因此獲得了高達數(shù)千萬美金的政府補助，目的就是要扶植美國的鋰電池業(yè)者，利用油電混合車的發(fā)展機遇，一舉擊敗遙遙的日本汽車業(yè)者。從各國發(fā)展來看，美國汽車產(chǎn)業(yè)界預(yù)估到2010年時全美的油電混合車將超過400萬臺。美國通用汽車為了打破日系車廠獨霸局面，決定大幅朝向設(shè)計生產(chǎn)[可大規(guī)模生產(chǎn)的電動車]，因為現(xiàn)在許多美國消費者早已婚不堪高油價壓力，通用認為未來汽車必須能夠使用各種能源，其中電動車將成為關(guān)鍵。因此，GM在07年北美車展公開展示插電式油電混合動力車的概念車，配合GM全新開發(fā)油電混合動力系統(tǒng)，只要接上一般家用電源便可為該車的磷酸鋰鐵電池充電。如果達到量產(chǎn)階段，每臺車每年可減少500加侖（1900公升）汽油消耗，也可以減少4400公斤二氧化碳產(chǎn)出。
面對如此銳不可擋的發(fā)展，一些工業(yè)銀行、創(chuàng)投基金與投資公司，早就把目光放在上游材料公司的布局上，除了上述三家公司之外，在美國除了A123之外，ActaCell Inc.剛剛從旗下，應(yīng)用材料（AMAT）風(fēng)險投資部門和其他一些風(fēng)險投資公司得到了580萬美元資助。ActaCell的主要業(yè)務(wù)就是將德州大學(xué)學(xué)者的成果推向市場，這個學(xué)者就是長期以發(fā)展尖晶石結(jié)構(gòu)心臟超導(dǎo)材料為主的Arumugam Manthiram教授，他早期在UT擔(dān)任研究助理，之后逐漸升為教授，這幾年他發(fā)現(xiàn)了在磷酸鐵鋰當(dāng)中，加入了昂貴的導(dǎo)電高分子之后，可以在實驗室做出克電容量166Ah/g的磷酸鐵鋰，并且采用微波法加速磷酸鐵鋰陶瓷粉末快速成相。至于是否因為加入了導(dǎo)電高分子，就可以突破A123、Aleees、Phostech等三家重量級業(yè)者在磷酸鐵鋰的布局，只能等到事態(tài)更加明朗方能評論。
如此一來，在2010年以前，歐洲、美國與亞洲的磷酸鐵鋰（LFP）業(yè)者的版圖，看來已經(jīng)大致底定；各家電池工藝的高低，也隨著磷酸鐵鋰（LFP）材料的高安全性與穩(wěn)定性，顯得不再是那么重要（Isabelle注：電池工藝還是很重要的只能說電池廠比較不用擔(dān)心爆炸問題）；*決定勝負的恐怕還是市場價格，根據(jù)一般的估計，在2010年以前，哪一組聯(lián)盟能夠把磷酸鐵鋰（LFP）動力電池的價格下降到每瓦時0.35美金，誰就能牽動油電混合車與鋰電池自行車的高速發(fā)展，誰就會是。