DQZHAN技術訊：磷酸鐵鋰的產業化路線之爭
編者按：在筆者看來，磷酸鐵鋰LFP目前是四個路線并駕齊驅，這只能說明LFP這個材料的生產技術還不成熟。與很多人的觀點恰恰相反，筆者認為LFP是目前這幾種正極材料里面*難合成并且對生產技術水平要求*高的。技術路線不統一，說明整個產業還處于“從有到優”的競爭階段，穩定性將是現階段的重點。
LFP的產業化生產目前主要有四種不同的技術路線，分別是鐵紅路線(Valance為代表)、草酸鐵路線(早期A123為代表)、磷酸鐵路線(后期A123、早期Phostech為代表)、水熱法(Phostech P2和Hanwa為代表)。對比一下其他的幾種正極材料比如LCO、LMO和NCM，成熟的商業化生產路線都僅有一條。
在筆者看來，LFP目前是四個路線并駕齊驅，這只能說明LFP這個材料的生產技術還不成熟。與很多人的觀點恰恰相反，筆者認為LFP是目前這幾種正極材料里面*難合成并且對生產技術水平要求*高的。技術路線不統一，說明整個產業還處于“從有到優”的競爭階段，穩定性將是現階段的重點。
在下一個階段將是“從優到廉”的發展過程中，畢竟“穩定性加工性+電化學特性”才是符合動力電池產業發展的主流特征。筆者個人認為，*后勝出的合成路線必然是原材料利用率比較優化，工藝的可操作性和穩定性都兼顧，而且材料生產成本和其電化學性能能夠得到綜合平衡的一條路線。
工藝路線成本的核算需要對原材料、工藝流程、水電氣消耗、人力成本、設備折舊以及其它綜合成本因素進行數學建模，這必然涉及到很具體技術細節和商業機密，所以筆者這里將只根據計算結果對各種工藝路線做一些宏觀上的評論。雖然目前國內大部分LFP廠家都是采用草酸鐵路線，但筆者個人認為A123早期的草酸亞鐵工藝在技術上實際上是不成熟的，這也是導致其09年之后轉為磷酸鐵工藝的根本原因。
A123的草鐵路線綜合成本及其高昂，這與其獨特的納米球磨工藝有較大關系。國內主要是北大先行和天津斯特蘭做了較大改進，然后其它廠家跟進模仿。但是草鐵工藝路線的設備依存度較高，生產周期比較長，產品的穩定性和加工性能一直都是個問題，而且大部分廠家產品電化學性能也沒有能夠完全發揮出來。
2009年以后A123將生產路線變更到磷酸鐵工藝，這既是工藝技術的提升又是降低成本的重要措施。但磷鐵工藝降低成本和穩定產品質量的關鍵在于廠家能否自己生產出品質優良的磷酸鐵前驅體，外購顯然是不合適的。這就好比小型的三元材料正極廠家可以選擇外購前驅體然后自己燒結生產成品三元材料，但全球*具實力的幾家正極大廠無一例外的都是自產前驅體。
如果國內廠家選用合適的鐵鹽自產磷酸鐵并且產量較大的話，LFP的生產成本甚至可以控制到五萬元/噸左右的水平。因為有了磷酸鐵前驅體這個環節，LFP材料的改性就相對比較容易了，并且磷鐵工藝生產的LFP電化學性能比較理想，所以筆者個人看好磷鐵路線。當然有讀者會問，那么磷鐵工藝在國內為什么沒有普及開來?事實上，磷鐵工藝從美國傳回國內已經到了2010年了，草鐵和鐵紅工藝那時候已經在國內占據了市場，使得磷鐵工藝幾乎沒有機會在國內廣泛推廣開來。
鐵紅路線是隨著美國Valance在國內建廠而推廣開來的，筆者并不否認目前鐵紅工藝(包括V系和復合系)仍然占據國內三分之一以上的市場，這是有其歷史原因的，并且該工藝仍然還會存在一段時間。但筆者個人認為，雖然現階段鐵紅路線的成本比磷鐵路線略微便宜，但由于材料在電化學性能方面的硬傷，鐵紅工藝*終可能會退出歷史舞臺。
水熱路線*早是德國南方化學發展起來的，這是因為之前南方化學在磷肥生產上已經擁有近30年的高壓水熱斧使用經驗。南方化學收購Phostech以后，在2007年正式推出了P2產品，由于P2優異的電化學性能，Phostech隨即中止了其磷鐵工藝的發展而專注于水熱路線。但是水熱路線的綜合成本明顯比其它幾種固相合成路線偏高，比如P2在國內的售價就高達20萬/噸。其高成本主要來自高鋰鹽消耗、連續式水熱斧設備以及廢水處理等環節，所以筆者個人認為水熱法只能是固相法主流路線之外的一種補充。
筆者這里要強調的是，成本的核算不能僅僅只考慮LFP材料自身的生產成本，還要綜合考慮在電池生產環節上的附加成本，比如LFP材料涂布的完好率和電芯生產的良品率，而這兩個方面在很大程度上又是與材料的生產工藝相關聯。如果綜合考量整個成本鏈，磷鐵路線無疑具有較大的綜合優勢。
筆者認為，合成路線的統一是LFP大規模商業化推廣的前提條件。以目前的技術狀態而言，LFP的生產工藝路線*終成熟并穩定下來至少還得數年的時間。筆者個人認為，磷酸鐵路線*終勝出的可能性相對較大，而水熱法可能是主流之外的一種補充。
筆者這里要指出的是，國人在十年前選擇LFP動力電池路線的時候，由于我國正極材料基礎研究和產業化方面的薄弱，因而嚴重地低估了LFP材料產業化的難度，才造成了目前國內LFP材料和動力電池產業騎虎難下的尷尬局面。
