磷酸铁锂在电池产业中的发展现况

磷酸铁锂在电池产业中的发展现况

1997年，Goodenough等报道了橄榄石的磷酸亚铁锂（LiFePO₄）可用于锂离子电池正极材料，其中的锂离子可以*从晶格中脱出形成同样结构的FePO₄，其相对于锂的电极电势为3.5伏，理论容量为170mAh/g，被认为是极有可能替代现有材料的新一代正极材料。

FePO₄主要优点表现在：（1）由于采用磷酸根取代了氧，在滥用条件下不会有氧气析出，能解决钴酸锂及其他现有正极材料不能解决的安全问题。（2）原料来源广泛，存储量丰富，价格低低廉。（3）无毒、无污染，是真正的绿色能源。（4）高温性能好。磷酸亚铁锂（FePO₄）具有安全性能好、较稳定的氧化状态、循环寿命佳、原材料来源广泛、价格便宜、高温性好、可逆充电比容量较高、无毒、无污染等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。

目前磷酸铁锂zui上游的化合物，被三家专业材料公司所掌握，分别是A123的Lil-xMFePO₄、Phostech的LiMPO₄以及Aleees的LiFePO₄zM，同时也已经发展出十分成熟的量产技术，其中zui大的产能已可达月产250吨。A123的Lil-xMFePO₄主要的特征是奈米级的LFP，藉由物理性质的改变以及在正极材料当中添加了贵金属，并辅佐特殊材质的古墨为负极，使得原本导电能力较差的LFP，可以成为商业化应用的产品；Phostech的LiMPO₄主要特征藉由前驱物在高过饱和度的状态下，施以激烈的机械搅拌力，造成金属氧化物与LFP发生激动起晶之作用，产生共结晶蝗LFP与金属氧化物的晶核，使得原本难以控制的二价铁与晶相成长，得到了稳定的控制，进而取得了高容量与低阻抗的LFP。

而我国“磷酸亚铁锂”锂离子电池材料戌近年来也已取得了重大突破，新材料克容量水平已经超过每克140毫安。在中试规模下制备的磷酸亚铁锂复合材料技术已达到*水平，使锂离子电池产品性能大幅度提高。这种材料不仅能够满足电动汽车大功率放电的要求，而且在1000次循环条件下仍循环性能优良，能保持初始容量的90%以上。

这些上游材料的突破与快速发展，引起了锂电池厂与汽车业者的注意，并且带动了锂电池与油电混合车的兴盛之路；LFP电池和一般锂电池同为绿色环保电池，但两者zui大不同点是*没有过热或爆炸等安全性顾虑，再加上电池循环寿命约是锂电池的4~5倍，高于锂电池8~10倍高放电功率（可瞬间产生大电流），加上同样能量密度下整体重量，约较锂电池减少30~50%，包括美国*的油电混合坦克车与悍马车（近战隐匿）、通用汽车、福特汽车、丰田汽车等业者皆高度重视LFP电池发展。A123甚至因此获得了高达数千万美金的政府补助，目的就是要扶植美国的锂电池业者，利用油电混合车的发展机遇，一举击败遥遥的日本汽车业者。从各国发展来看，美国汽车产业界预估到2010年时全美的油电混合车将超过400万台。美国通用汽车为了打破日系车厂独霸局面，决定大幅朝向设计生产[可大规模生产的电动车]，因为现在许多美国消费者早已婚不堪高油价压力，通用认为未来汽车必须能够使用各种能源，其中电动车将成为关键。因此，GM在07年北美车展公开展示插电式油电混合动力车的概念车，配合GM全新开发油电混合动力系统，只要接上一般家用电源便可为该车的磷酸锂铁电池充电。如果达到量产阶段，每台车每年可减少500加仑（1900公升）汽油消耗，也可以减少4400公斤二氧化碳产出。

面对如此锐不可挡的发展，一些工业银行、创投基金与投资公司，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，在美国除了A123之外，ActaCell Inc.刚刚从旗下，应用材料（AMAT）风险投资部门和其他一些风险投资公司得到了580万美元资助。ActaCell的主要业务就是将德州大学学者的成果推向市场，这个学者就是长期以发展尖晶石结构心脏超导材料为主的Arumugam Manthiram教授，他早期在UT担任研究助理，之后逐渐升为教授，这几年他发现了在磷酸铁锂当中，加入了昂贵的导电高分子之后，可以在实验室做出克电容量166Ah/g的磷酸铁锂，并且采用微波法加速磷酸铁锂陶瓷粉末快速成相。至于是否因为加入了导电高分子，就可以突破A123、Aleees、Phostech等三家重量级业者在磷酸铁锂的布局，只能等到事态更加明朗方能评论。

如此一来，在2010年以前，欧洲、美国与亚洲的磷酸铁锂（LFP）业者的版图，看来已经大致底定；各家电池工艺的高低，也随着磷酸铁锂（LFP）材料的高安全性与稳定性，显得不再是那么重要（Isabelle注：电池工艺还是很重要的只能说电池厂比较不用担心爆炸问题）；*决定胜负的恐怕还是市场价格，根据一般的估计，在2010年以前，哪一组联盟能够把磷酸铁锂（LFP）动力电池的价格下降到每瓦时0.35美金，谁就能牵动油电混合车与锂电池自行车的高速发展，谁就会是。