磷酸鐵鋰電池作為新型電池產(chǎn)業(yè)鏈成熟嗎？未來(lái)成本還有下降的空間嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 08:16
點(diǎn)擊量：次
比亞迪在深交所互動(dòng)易披露的《投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表》中表示，磷酸鐵鋰電池作為新型電池，產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟，未來(lái)成本還有很大的下降空間。
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場(chǎng)上還沒有大量生產(chǎn)。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。有報(bào)告指出，實(shí)際操作中針刺或短路實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但未出現(xiàn)一例爆炸事件，而過充實(shí)驗(yàn)中使用大大超出自身放電電壓數(shù)倍的高電壓充電，發(fā)現(xiàn)依然有爆炸現(xiàn)象。雖然如此，其過充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池，已大有改善。
壽命的改善
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次
磷酸鐵鋰電池
，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時(shí)率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”，最多也就1~1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達(dá)到7~8年。綜合考慮，性能價(jià)格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C，而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)此性能。
高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20C--+75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
大容量
具有比普通電池（鉛酸等）更大的容量。5AH-1000AH（單體）
無(wú)記憶效應(yīng)
可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會(huì)迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無(wú)須先放完再充電。
重量輕
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3。
環(huán)保
該電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無(wú)毒（SGS認(rèn)證通過），無(wú)污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對(duì)的綠色環(huán)保電池證。所以鋰電池之所以被業(yè)界看好，主要是環(huán)?？剂浚虼嗽撾姵赜至腥肓?ldquo;十五”期間的“863”國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃，成為國(guó)家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。隨著中國(guó)加入WTO，中國(guó)電動(dòng)自行車的出口量將迅速增大，而現(xiàn)在進(jìn)入歐美的電動(dòng)自行車已要求配備無(wú)污染電池。
但有專家表示，鉛酸電池造成的環(huán)境污染，主要發(fā)生在企業(yè)不規(guī)范的生產(chǎn)過程和回收處理環(huán)節(jié)。同理，鋰電池屬于新能源行業(yè)不錯(cuò)，但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會(huì)釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學(xué)物質(zhì)，所以有可能會(huì)產(chǎn)生兩種污染：一是生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染；二是報(bào)廢以后的電池污染。
《年報(bào)》分析認(rèn)為，我國(guó)出臺(tái)的政策多為頂層戰(zhàn)略，尚未出臺(tái)詳細(xì)技術(shù)路線圖，相關(guān)部委也未系統(tǒng)性地扶持石墨烯重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)。據(jù)悉，我國(guó)目前出臺(tái)了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》等文件，提出大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，但沒有明確誰(shuí)來(lái)操作、怎么操作。2016年科技部啟動(dòng)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)中，涉及碳材料的項(xiàng)目?jī)H有6個(gè)，專門針對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的操作指南亟待出臺(tái)。
《年報(bào)》指出，我國(guó)石墨烯專利申請(qǐng)大部分集中在國(guó)內(nèi)，國(guó)外布局較少，且知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)申報(bào)流程冗長(zhǎng)，面臨被實(shí)力雄厚的跨國(guó)公司直接復(fù)制的風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)石墨烯技術(shù)研發(fā)顯得極為被動(dòng)。
《年報(bào)》分析認(rèn)為，國(guó)家層面對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的資金支持不足，研發(fā)經(jīng)費(fèi)主要投向高校和科研機(jī)構(gòu)，缺乏對(duì)企業(yè)的資金扶持。在高新技術(shù)領(lǐng)域，由于資金投入量大、產(chǎn)業(yè)周期長(zhǎng)、盈利模式不明晰，在缺乏國(guó)家資金投入的情況下，企業(yè)出于自身風(fēng)險(xiǎn)考慮，更愿意直接采用現(xiàn)有技術(shù)，而不敢過多投入技術(shù)研發(fā)和新產(chǎn)品的生產(chǎn)。
《年報(bào)》建議，我國(guó)應(yīng)從國(guó)家層面統(tǒng)籌規(guī)劃，制定國(guó)家石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖和實(shí)施細(xì)則；加大對(duì)石墨烯系列產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)以及應(yīng)用的資金扶持力度；要以企業(yè)為創(chuàng)新主體，引導(dǎo)企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)組織創(chuàng)新，提高專利申請(qǐng)質(zhì)量；政府、企業(yè)共推石墨烯應(yīng)用發(fā)展，加強(qiáng)企業(yè)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，科研機(jī)構(gòu)有針對(duì)性的進(jìn)行研發(fā)；制定統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，積極參與制定石墨烯國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立石墨烯知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。（沈璇姚沫沙）
磷酸鐵鋰電池也有其缺點(diǎn)：例如低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢(shì)。而用于動(dòng)力電池時(shí)，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對(duì)電池一致性問題。
動(dòng)力電池的對(duì)比
目前最有希望應(yīng)用于動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料主要有改性錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）和鎳鈷錳酸鋰（Li（Ni，Co，Mn）O2）三元材料。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成高和價(jià)格波動(dòng)大等原因，普遍認(rèn)為很難成為電動(dòng)汽車用動(dòng)力型鋰離子電池的主流，但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內(nèi)混合使用。
比亞迪還表示，由于電池成本占電動(dòng)汽車成本比例很高，未來(lái)電池成本的下降將進(jìn)一步替身電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)效益。
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場(chǎng)上還沒有大量生產(chǎn)。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。有報(bào)告指出，實(shí)際操作中針刺或短路實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但未出現(xiàn)一例爆炸事件，而過充實(shí)驗(yàn)中使用大大超出自身放電電壓數(shù)倍的高電壓充電，發(fā)現(xiàn)依然有爆炸現(xiàn)象。雖然如此，其過充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池，已大有改善。
壽命的改善
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次
磷酸鐵鋰電池
，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時(shí)率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”，最多也就1~1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達(dá)到7~8年。綜合考慮，性能價(jià)格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C，而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)此性能。
高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20C--+75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
大容量
具有比普通電池（鉛酸等）更大的容量。5AH-1000AH（單體）
無(wú)記憶效應(yīng)
可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會(huì)迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無(wú)須先放完再充電。
重量輕
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3。
環(huán)保
該電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無(wú)毒（SGS認(rèn)證通過），無(wú)污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對(duì)的綠色環(huán)保電池證。所以鋰電池之所以被業(yè)界看好，主要是環(huán)?？剂浚虼嗽撾姵赜至腥肓?ldquo;十五”期間的“863”國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃，成為國(guó)家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。隨著中國(guó)加入WTO，中國(guó)電動(dòng)自行車的出口量將迅速增大，而現(xiàn)在進(jìn)入歐美的電動(dòng)自行車已要求配備無(wú)污染電池。
但有專家表示，鉛酸電池造成的環(huán)境污染，主要發(fā)生在企業(yè)不規(guī)范的生產(chǎn)過程和回收處理環(huán)節(jié)。同理，鋰電池屬于新能源行業(yè)不錯(cuò)，但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會(huì)釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學(xué)物質(zhì)，所以有可能會(huì)產(chǎn)生兩種污染：一是生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染；二是報(bào)廢以后的電池污染。
《年報(bào)》分析認(rèn)為，我國(guó)出臺(tái)的政策多為頂層戰(zhàn)略，尚未出臺(tái)詳細(xì)技術(shù)路線圖，相關(guān)部委也未系統(tǒng)性地扶持石墨烯重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)。據(jù)悉，我國(guó)目前出臺(tái)了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》等文件，提出大力發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)，但沒有明確誰(shuí)來(lái)操作、怎么操作。2016年科技部啟動(dòng)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)中，涉及碳材料的項(xiàng)目?jī)H有6個(gè)，專門針對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的操作指南亟待出臺(tái)。
《年報(bào)》指出，我國(guó)石墨烯專利申請(qǐng)大部分集中在國(guó)內(nèi)，國(guó)外布局較少，且知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)申報(bào)流程冗長(zhǎng)，面臨被實(shí)力雄厚的跨國(guó)公司直接復(fù)制的風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)石墨烯技術(shù)研發(fā)顯得極為被動(dòng)。
《年報(bào)》分析認(rèn)為，國(guó)家層面對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的資金支持不足，研發(fā)經(jīng)費(fèi)主要投向高校和科研機(jī)構(gòu)，缺乏對(duì)企業(yè)的資金扶持。在高新技術(shù)領(lǐng)域，由于資金投入量大、產(chǎn)業(yè)周期長(zhǎng)、盈利模式不明晰，在缺乏國(guó)家資金投入的情況下，企業(yè)出于自身風(fēng)險(xiǎn)考慮，更愿意直接采用現(xiàn)有技術(shù)，而不敢過多投入技術(shù)研發(fā)和新產(chǎn)品的生產(chǎn)。
《年報(bào)》建議，我國(guó)應(yīng)從國(guó)家層面統(tǒng)籌規(guī)劃，制定國(guó)家石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖和實(shí)施細(xì)則；加大對(duì)石墨烯系列產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)以及應(yīng)用的資金扶持力度；要以企業(yè)為創(chuàng)新主體，引導(dǎo)企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)組織創(chuàng)新，提高專利申請(qǐng)質(zhì)量；政府、企業(yè)共推石墨烯應(yīng)用發(fā)展，加強(qiáng)企業(yè)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，科研機(jī)構(gòu)有針對(duì)性的進(jìn)行研發(fā)；制定統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，積極參與制定石墨烯國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，建立石墨烯知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。（沈璇姚沫沙）
磷酸鐵鋰電池也有其缺點(diǎn)：例如低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢(shì)。而用于動(dòng)力電池時(shí)，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對(duì)電池一致性問題。
動(dòng)力電池的對(duì)比
目前最有希望應(yīng)用于動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料主要有改性錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）和鎳鈷錳酸鋰（Li（Ni，Co，Mn）O2）三元材料。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成高和價(jià)格波動(dòng)大等原因，普遍認(rèn)為很難成為電動(dòng)汽車用動(dòng)力型鋰離子電池的主流，但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內(nèi)混合使用。
比亞迪還表示，由于電池成本占電動(dòng)汽車成本比例很高，未來(lái)電池成本的下降將進(jìn)一步替身電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)效益。
