淺析鋰電池正極材料磷酸鐵鋰發展現狀

電動汽車行業發展迅猛，車用動力電池作為其中的重要組成部分，受到了學術界、投資界和工業界的高度關注。目前，主要有三種電池已應用于各種車輛：鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鉛酸電池由于污染大、克容量小，其成本優勢不足以抵消其缺點，因此僅在小型電動自行車等領域應用于車輛動力。鎳氫電池是混合動力電動汽車領域的主要產品，其制造技術成熟，購買和使用成本較低，因此短期內仍將是混合動力汽車的首選。然而，其自放電率高、比能小、記憶效應和充電熱直接影響其使用，這些缺點可能使鎳氫電池僅作為過渡產品存在。鋰離子電池是20世紀90年代開發的一種大容量可充電電池，比鎳氫電池能儲存更多的能量，比能量大，循環壽命長，自放電率低，沒有記憶效應。它可以滿足高容量、高壽命、高功率乘用車的要求，成為未來純電動汽車的理想產品。

鋰離子電池的正極材料有很多種，包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料和磷酸亞鐵鋰。其中，鈷酸鋰是最工業化、最成熟、產量最高的正極材料，主要用于手機、數碼產品等小型電池。然而，由于原材料鈷和鎳金屬價格高昂，污染嚴重，電池大規模生產后會有過熱、起火或爆炸的危險。因此，相對而言，錳酸鋰、三元材料和磷酸亞鐵鋰的鋰離子電池具有更好的安全性能和更低的成本，因此目前的工業投資主要集中在這些材料上。其中，磷酸亞鐵鋰因其在循環壽命和材料成本方面具有其他兩種材料所不具備的潛在優勢而被業界廣泛看好，這代表了動力電池正極材料的未來發展方向。

全球磷酸鐵鋰電池材料的主要制造商包括加拿大Phostech、美國Valence、美國A123、省臺塑長源能源科技、Aleees等。其中，前三家公司的量產技術相對成熟。2008年，全球磷酸亞鐵鋰的出貨量約為1500噸，其中美國A123公司供應了750噸，幾乎占到了總量的一半，而國內制造商僅供應了幾百噸。2009年，磷酸亞鐵鋰的全球出貨量約為1600噸，2010年，磷酸鐵鋰的全球發貨量約為1370噸。

據統計，目前磷酸亞鐵鋰陰極材料生產企業有60多家，近20家企業實現了批量生產，呈現出“封建主義”的局面。據公開統計，我國磷酸亞鐵鋰總產能約為6400噸/年，但實際產量遠低于產能（不到產能的1/10）。

總體而言，我國磷酸亞鐵鋰的產業化發展與國際發展基本同步。目前，一些國產產品的成本低于國外同類產品，性能和單機容量的差距并非遙不可及。但需要清醒地看到，中國尚未誕生真正的龍頭企業，行業缺乏原始創新技術，低端模仿趨勢相對較強。總的來說，磷酸亞鐵鋰的材料工業正處于工業化的臨界點。未來，隨著磷酸亞鐵鋰生產技術的不斷完善，其市場前景對行業來說仍然樂觀。除了電動汽車、自行車、踏板車和電動工具市場，磷酸鐵鋰電池在風電、太陽能發電和儲能設備、礦燈電源和植入式醫療設備等領域也有廣闊的應用前景。通過靜態計算，可以得出結論，在未來5～7年內，如果產品滲透率為10%～20%，國內市場……

磷酸鐵鋰電池僅在電動汽車、電動工具、電動自行車和電動滑板車四個領域的規模約為150億元，其中磷酸鐵鋰材料本身約占電池成本的30%，對應約45億元的市場規模，預計年需求量將達到3萬噸。

存在問題：

1.專利侵權。一場專利“糾纏訴訟”觸動了業內人士的敏感神經橄欖石結構磷酸亞鐵鋰在美國得克薩斯大學誕生。1997年，得克薩斯大學申請了磷酸亞鐵鋰的晶體結構和化學式的專利，然后將該專利授予了加拿大魁北克水電公司（H-Q）及其子公司Phostech。2005年，Black&；Decker（B&；D）推出了一種使用磷酸鐵鋰電池的無繩電動工具，并在歐洲和美國暢銷。2006年9月，得克薩斯大學和加拿大的Phostech對B&；

D和電池制造商A123提起訴訟，指控他們未經授權制造和銷售侵權商品。A123認為其陰極材料具有不同的晶體結構和化學分子式，不存在專利侵權問題。目前，該案仍在審理中，但其性質已從高校與企業之間的專利糾紛轉變為跨國專利訴訟。由于通用汽車的Volt電動汽車將使用A123提供的磷酸鐵鋰電池，如果A123被判侵權，則意味著通用汽車也構成侵權。因此，從更大的范圍來看，該判決將影響美國乃至世界電動汽車市場的發展格局。自那以后，發生了許多相關的專利訴訟，結果是加拿大的Phostech贏得了最后的勝利。

目前，在磷酸鐵鋰電池和材料領域，有兩項核心技術專利，一項是碳涂層技術，另一項是炭熱還原技術。前者為加拿大Phostech公司所有，已在中國申請專利，而后者為美國A123公司所有，尚未在中國申請。然而，美國A123公司在蘇州成立了兩家公司，分別負責磷酸亞鐵鋰材料的生產和電池制造。隨著A123和其他公司搶占市場，

事實上，專利糾紛在短期內對中國國內銷售沒有影響，但從長遠來看，它將成為行業發展的巨大隱患。目前，國內大多數制造商只掌握磷酸亞鐵鋰的技術和加工技術，沒有國際專利。無論哪一方在得克薩斯大學與A123的專利訴訟中獲勝，國內磷酸亞鐵鋰企業未來都可能面臨高昂的專利許可費。2010年6月12日，中國政法大學知識產權研究中心受中國電池工業協會委托，就Phostech公司持有的“磷酸鐵鋰電池”專利向國家專利復審委員會提交了無效請求，該請求已被受理。盡管磷酸亞鐵鋰的專利事件將持續相當長的一段時間，但最重要的是，行業應該從中吸取教訓，以研發為核心，增加投資，加快國內專利申請，并在國外申請關鍵技術的專利。

2.必須解決一致性問題。國產磷酸亞鐵鋰正極材料存在不同的質量問題，主要表現在質量一致性難以保證。此前，國內一些大型鋰離子電池制造商對國內幾家磷酸亞鐵鋰材料供應商和Valence等國外供應商提供的材料，從磷酸亞鐵鋰的材料平均粒徑、電極可加工性、電極壓實密度等方面進行了非常系統的實驗評估，實際比容量、循環壽命、速率放電、溫度特性和安全性。實驗數據客觀地表明，國內磷酸亞鐵鋰產品與Valence等國外供應商提供的產品仍有許多差距，同一供應商提供的批次一致性差異較大，重復性很差。第一個原因是對技術了解不透徹，而磷酸亞鐵鋰對合成工藝條件的敏感性遠高于目前其他工業化陰極材料，即合成工藝條件必須嚴格一致，以確保批次的穩定性。國內企業在不完全了解技術的情況下盲目生產，其產品自然存在“先天不足”的現象；

其次，在科研成果轉化過程中存在著銜接問題。在從科研成果到中試、從中試到批量生產的過渡過程中，缺乏工藝技術系統工程設計的概念。此外，國內材料制造商的生產過程管理精細度低，缺乏包括工藝、運營、采購、檢驗等環節的標準化、標準化技術和管理體系，這也是產品一致性低的重要原因。

3.投資刺激洗牌競爭。從目前情況來看，我國汽車動力電池基本處于研發和測試階段，尚未實現量產。從短期來看，動力電池企業不太可能實現盈利。因此，上游材料企業大多按需生產，其規模遠未達到規模化生產的水平。然而，行業概念的炒作點燃了投資熱情，中國車用鋰電池缺乏有效產能成為最好的“突破口”。此外，在地方經濟利益的驅動下，政府開了綠燈，民間投資似乎各有千秋，有“圈地”之嫌。數以億計的投資項目比比皆是，該行業已經出現產能過剩的跡象。有數據顯示，截至2010年，中國動力鋰電池產能為20億Ah，主要分布在珠三角、長三角、東北、京津唐等汽車產業集群。2015年之前，動力鋰電池及其上游材料行業的投資仍將大踏步向前發展。據估計，在一系列投資的刺激下，2015年中國動力鋰電池的產能將達到39億Ah，而當年中國EV/PHEV乘用車和電動商用車的產量預計約為12萬輛，鋰電池的消費量約為9億Ah，僅占動力鋰電池容量的23%。與其他新興行業一樣，磷酸亞鐵鋰的多投資行業發展到一定階段后，必然會進行重組。只有注重技術積累、理性投資、精細化管理和市場運作的企業，才能開始一波接一波地見金。

（編輯/董海榮）電動汽車行業發展風起云涌，車用動力電池作為其中的重要組成部分，引起了學術界、投資界和產業界的高度關注。目前，主要有三種電池已應用于各種車輛：鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鉛酸電池由于污染大、克容量小，其成本優勢不足以抵消其缺點，因此僅在小型電動自行車等領域應用于車輛動力。鎳氫電池是混合動力電動汽車領域的主要產品，其制造技術成熟，購買和使用成本較低，因此短期內仍將是混合動力汽車的首選。然而，其自放電率高、比能小、記憶效應和充電熱直接影響其使用，這些缺點可能使鎳氫電池僅作為過渡產品存在。鋰離子電池是20世紀90年代開發的一種大容量可充電電池，比鎳氫電池能儲存更多的能量，比能量大，循環壽命長，自放電率低，沒有記憶效應。它可以滿足高容量、高壽命、高功率乘用車的要求，成為未來純電動汽車的理想產品。

鋰離子電池的正極材料有很多種，包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料和磷酸亞鐵鋰。其中，鈷酸鋰是最工業化、最成熟、產量最高的正極材料，主要用于手機、數碼產品等小型電池。然而，由于原材料鈷和鎳金屬價格高昂，污染嚴重，電池大規模生產后會有過熱、起火或爆炸的危險。因此，相對而言，錳酸鋰、三元材料和磷酸亞鐵鋰的鋰離子電池具有更好的安全性能和更低的成本，因此目前的工業投資主要集中在……

對這些材料進行了測試。其中，磷酸亞鐵鋰因其在循環壽命和材料成本方面具有其他兩種材料所不具備的潛在優勢而被業界廣泛看好，這代表了動力電池正極材料的未來發展方向。

全球磷酸鐵鋰電池材料的主要制造商包括加拿大Phostech、美國Valence、美國A123、省臺塑長源能源科技、Aleees等。其中，前三家公司的量產技術相對成熟。2008年，全球磷酸亞鐵鋰的出貨量約為1500噸，其中美國A123公司供應了750噸，幾乎占到了總量的一半，而國內制造商僅供應了幾百噸。2009年，磷酸亞鐵鋰的全球出貨量約為1600噸，2010年，磷酸鐵鋰的全球發貨量約為1370噸。

據統計，目前磷酸亞鐵鋰陰極材料生產企業有60多家，近20家企業實現了批量生產，呈現出“封建主義”的局面。據公開統計，我國磷酸亞鐵鋰總產能約為6400噸/年，但實際產量遠低于產能（不到產能的1/10）。

總體而言，我國磷酸亞鐵鋰的產業化發展與國際發展基本同步。目前，一些國產產品的成本低于國外同類產品，性能和單機容量的差距并非遙不可及。但需要清醒地看到，中國尚未誕生真正的龍頭企業，行業缺乏原始創新技術，低端模仿趨勢相對較強。總的來說，磷酸亞鐵鋰的材料工業正處于工業化的臨界點。未來，隨著磷酸亞鐵鋰生產技術的不斷完善，其市場前景對行業來說仍然樂觀。除了電動汽車、自行車、踏板車和電動工具市場，磷酸鐵鋰電池在風電、太陽能發電和儲能設備、礦燈電源和植入式醫療設備等領域也有廣闊的應用前景。通過靜態計算可以得出，未來5~7年，如果產品滲透率為10%~20%，磷酸鐵鋰電池僅在電動汽車、電動工具、電動自行車和電動滑板車四個領域的國內市場規模約為150億元，其中磷酸亞鐵鋰材料本身約占電池成本的30%，相當于約45億元的市場規模，預計年需求量將達到3萬噸。

存在問題：

1.專利侵權。一場專利“糾纏訴訟”觸動了業內人士的敏感神經橄欖石結構磷酸亞鐵鋰在美國得克薩斯大學誕生。1997年，得克薩斯大學申請了磷酸亞鐵鋰的晶體結構和化學式的專利，然后將該專利授予了加拿大魁北克水電公司（H-Q）及其子公司Phostech。2005年，Black&；Decker（B&；D）推出了一種使用磷酸鐵鋰電池的無繩電動工具，并在歐洲和美國暢銷。2006年9月，得克薩斯大學和加拿大的Phostech對B&；

D和電池制造商A123提起訴訟，指控他們未經授權制造和銷售侵權商品。A123認為其陰極材料具有不同的晶體結構和化學分子式，不存在專利侵權問題。目前，該案仍在審理中，但其性質已從高校與企業之間的專利糾紛轉變為跨國專利訴訟。由于通用汽車的Volt電動汽車將使用A123提供的磷酸鐵鋰電池，如果A123被判侵權，則意味著通用汽車也構成侵權。因此，從更大的范圍來看，該判決將影響美國乃至世界電動汽車市場的發展格局。自那以后，發生了許多相關的專利訴訟，結果是加拿大的Phostech贏得了最后的勝利。

目前，在磷酸鐵鋰電池和材料領域，有兩項核心技術專利，一項是碳涂層技術，另一項是炭熱還原技術。前者為加拿大Phostech公司所有，已在中國申請專利，而后者為美國A123公司所有，尚未在中國申請。然而，美國A123公司在蘇州成立了兩家公司，分別負責磷酸亞鐵鋰材料的生產和電池制造。隨著A123和其他公司搶占市場，

事實上，專利糾紛在短期內對中國國內銷售沒有影響，但從長遠來看，它將成為行業發展的巨大隱患。目前，國內大多數制造商只掌握磷酸亞鐵鋰的技術和加工技術，沒有國際專利。無論哪一方在得克薩斯大學與A123的專利訴訟中獲勝，國內磷酸亞鐵鋰企業未來都可能面臨高昂的專利許可費。2010年6月12日，中國政法大學知識產權研究中心受中國電池工業協會委托，就Phostech公司持有的“磷酸鐵鋰電池”專利向國家專利復審委員會提交了無效請求，該請求已被受理。盡管磷酸亞鐵鋰的專利事件將持續相當長的一段時間，但最重要的是，行業應該從中吸取教訓，以研發為核心，增加投資，加快國內專利申請，并在國外申請關鍵技術的專利。

2.必須解決一致性問題。國產磷酸亞鐵鋰正極材料存在不同的質量問題，主要表現在質量一致性難以保證。此前，國內一些大型鋰離子電池制造商對國內幾家磷酸亞鐵鋰材料供應商和Valence等國外供應商提供的材料，從磷酸亞鐵鋰的材料平均粒徑、電極可加工性、電極壓實密度等方面進行了非常系統的實驗評估，實際比容量、循環壽命、速率放電、溫度特性和安全性。實驗數據客觀地表明，國內磷酸亞鐵鋰產品與Valence等國外供應商提供的產品仍有許多差距，同一供應商提供的批次一致性差異較大，重復性很差。第一個原因是對技術了解不透徹，而磷酸亞鐵鋰對合成工藝條件的敏感性遠高于目前其他工業化陰極材料，即合成工藝條件必須嚴格一致，以確保批次的穩定性。國內企業在不完全了解技術的情況下盲目生產，其產品自然存在“先天不足”的現象；

其次，在科研成果轉化過程中存在著銜接問題。在從科研成果到中試、從中試到批量生產的過渡過程中，缺乏工藝技術系統工程設計的概念。此外，國內材料制造商的生產過程管理精細度低，缺乏包括工藝、運營、采購、檢驗等環節的標準化、標準化技術和管理體系，這也是產品一致性低的重要原因。

3.投資刺激洗牌競爭。從目前情況來看，我國汽車動力電池基本處于研發和測試階段，尚未實現量產。從短期來看，動力電池企業不太可能實現盈利。因此，上游材料企業大多按需生產，其規模遠未達到規模化生產的水平。然而，行業概念的炒作點燃了投資熱情，中國車用鋰電池缺乏有效產能成為最好的“突破口”。此外，在地方經濟利益的驅動下，政府開了綠燈，民間投資似乎各有千秋，有“圈地”之嫌。數以億計的投資項目比比皆是，該行業已經出現產能過剩的跡象。有數據顯示，截至2010年，中國動力鋰電池產能為20億Ah，主要分布在珠三角、長三角、東北、京津唐等汽車產業集群。2015年之前，動力鋰電池及其上游材料行業的投資仍將大踏步向前發展。據估計，在一系列投資的刺激下，2015年中國動力鋰電池的產能將達到39億Ah，而當年中國EV/PHEV乘用車和電動商用車的產量預計約為12萬輛，鋰電池的消費量約為9億Ah，僅占動力鋰電池容量的23%。與其他新興行業一樣，磷酸亞鐵鋰的多投資行業發展到一定階段后，必然會進行重組。只有注重技術積累、理性投資、精細化管理和市場運作的企業，才能開始一波接一波地見金。

（編輯/董海榮）

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