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SMM 5月10日讯：在由SMM主办的第八届中国国际新能源大会暨产业博览会-中国磷酸铁锂产业发展大会上，天津先众新能源科技股份有限公司所长/董事长梁广川针对提升磷酸盐锂离子电池比能量-技术路线与方向进行了分享。他分别从磷酸盐正极锂电池发展潜力、高比能量磷酸铁锂电池技术路线、磷酸锰铁锂材料与电池、磷酸盐锂离子电池发展方向等四个方面进行讲解。
磷酸盐正极锂电池发展潜力
磷酸铁锂的优势
环保：不含重金属元素
安全：是目前十分安全的锂离子电池体系
长寿命：循环寿命可以到1万次
低价格：目前是综合成本较低的锂电池体系
资源丰富：可以大规模工业化应用，电动车，储能等领域
近年来，行业逐渐认识到磷酸铁锂的价值和趋势。发展到如今，LiFePO4已经成为应用广泛的锂离子电池正极材料。未来，将继续改进容量、压实密度、电子导电率、离子导电率。
预计在未来十年里，磷酸铁锂仍然是主流，目前规划产能超过了1千万吨。
2022年全球动力电池和储能电池的总出货量达812GWh，同比增长86%。
2022年全国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，行业总产值突破1.2万亿元。
正极材料、负极材料、隔膜、电解液等锂电材料产量分别约为185万吨、140万吨、130亿平方米、85万吨，同比增长均达60%以上。
1488GWh！总投资超8000亿！2023年将有274个电池产业链重点项目建设。总体来看，目前电池产能过剩，但是距离我国的需求还远远不够。
粗略估计对电池的保守需求
储能电站、电动汽车、电动自行车、启动电池、电动船舶以及通讯基站总体对电池的需求将不低于100Twh。
高比能量磷酸铁锂电池技术路线
提高磷酸铁锂电池比能量的技术路线，从材料——包括高容量、高压实正极材料，硅碳负极、高浓度电解液提体系；结构方面——包括降低箔材厚度、采用薄隔膜技术、改进封装结构等方面进行改进，同时配合补锂技术——负极补锂、正极补锂等体系进行改进。
目前的成功案例有2021年，国轩高科宣布研制成功210wh/kg的磷酸铁锂电池（55Ah，830g）；比亚迪：目前刀片电池单体比能量180wh/kg，系统140wh/kg。
磷酸铁锂材料高比能量化的技术方向
纳米/调制结构；掺杂/界面工程改性；更高的压实密度： 2.8g/cm3？
补锂技术：弥补锂损失；新型的导电剂；改性磷酸铁锂：提升电压，包括磷酸锰铁锂，磷酸钒锂。
研究显示，目前的基础上，将磷酸铁锂的容量提升到160mAh/g，可以提升14.2%的比能量；将负极的容量提升到500mAh/g，负极用量减少到原来的70%。而复合铜箔技术可以将铜的用量减少到2um。
以此计算，电池的比能量可以提升14%左右磷酸铁锂电池可达到240wh/kg，且成本会进一步降低。
磷酸锰铁锂可达到280wh/kg左右。
磷酸锰铁锂材料与电池
通过磷酸锰铁锂与其他正极材料的对比可以发现：
磷酸锰铁锂拥有如下优势：电压平台高、容易标定SOC值、材料生产设备与磷酸铁锂相同、电池加工工艺与磷酸铁锂相同、比能量高、可以方便的调整电压平台值、安全性大幅度提升、成本更低。具有资源优势。
短板方面：碳含量高、压实密度低、电压平台达不到理论数值、存在Jahn-Teller效应及溶锰现象、循环寿命低、高温自放电大、加工困难、成本高、需要配套的特殊电解液。
综合来看，其应用方向是两轮车，家用储能 、小动力、电动工具，最终可能会应用于电动汽车之上。
磷酸盐锂离子电池发展方向
未来，磷酸盐锂离子电池或许能进一步向高重量比能量、高体积比能量方向发展，进一步突破比能量极限。
此外，其或将拥有低制造成本，包括低成本磷酸铁制造工艺、磷酸铁锂制造合成技术、磷酸铁锂的批次稳定技术、磷酸铁锂无粉碎技术、磷酸铁锂干法制膜技术等方面。
未来，磷酸盐锂离子电池会更加向专业化发展，满足不同需求。
总结：
磷酸铁锂已经确定是未来发展的主流正极材料；从比能量的角度看，磷酸样电池体系还有大幅度改进空间；车用、储能、换电都对高比能量化提出了进一步的要求；技术路线需要进一步优化。
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