國內情況
我國從目前來看是倡導使用磷酸鐵鋰作為動力電池的國家，且磷酸鐵鋰正極材料在我國的產銷量也是全球最大的，中國希望通過磷酸鐵鋰這項技術的突破從而使電動在2010-2020年的十年節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃中“彎道超車”（雖然目前看來幾乎沒有可能性），達到國際領先水準。中國電池工業(yè)協(xié)會認為2012年以后最有潛力成為鋰離子動力電池的正極材料即為磷酸鐵鋰材料。中國（包括臺灣地區(qū)）從事磷酸鐵鋰正極材料生產的相關公司基本情況如表2所示。
表2.中國磷酸鐵鋰正極材料廠商概況
最大磷酸鐵鋰正極材料生產企業(yè)是中國寶安的子公司深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司，該公司目前磷酸鐵鋰的國內市場占有率第一，全球第三。同時該公司也是全球最大的負極材料供應商，公司現(xiàn)有的產能達到1500噸。國內以“鐵電池”著稱的比亞迪公司的也生產磷酸鐵鋰正極材料，不過該公司生產的正極材料大部分都是用于企業(yè)自己使用，基本不外銷。還有天津斯特蘭能源科技有限公司，公司據(jù)稱2012年磷酸鐵鋰產能將達到 2000噸，并計劃在未來2年產能翻番達到4000噸，從而有望成為國內最大的磷酸鐵鋰生產廠家。國內還有幾家大型的生產磷酸鐵鋰的企業(yè)，如北大先行，目前磷酸鐵鋰的產能是500噸/年。也有一些新晉的磷酸鐵鋰生產廠家，如浙江臺州的美思鋰電科技有限公司率先建立起全球第一家磷酸鐵鋰全自動生產線，并且據(jù)稱該公司現(xiàn)在的產能已經達到1000噸/年，該公司現(xiàn)在的業(yè)務就是將這些材料推向全球的市場。還有中航鋰電是承擔國家863重大專項“大容量磷酸鐵鋰動力電池及動力模塊技術開發(fā)”的單位，該公司是專業(yè)從事鋰離子動力電池、電源管理系統(tǒng)的研發(fā)和生產，是國內領先的生產100AH以上高倍率、長壽命、大容量鋰離子動力電池制造專業(yè)公司，根據(jù)報道，中航鋰電最近將與康迪汽車公司合作一起為杭州提供2萬輛的純電動汽車租賃項目。
目前為止，磷酸鐵鋰正極材料已經占據(jù)了鋰離子電池正極市場份額的8%，而且近幾年隨著國內幾大正極材料生產企業(yè)的產能擴大，磷酸鐵鋰的市場增速加快，相信不久磷酸鐵鋰的市場份額將會越來越大，因為根據(jù)前面分析，鈷酸鋰的市場最終會被其他三種材料所吞噬，在以后的正極材料市場上將會出現(xiàn)磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料三足鼎立的局面，磷酸鐵鋰市場也會伴隨著電動車行業(yè)的興起大放異彩。
阻礙磷酸鐵鋰發(fā)展的幾大問題：
雖然磷酸鐵鋰擁有諸多優(yōu)點，但是也存在不容忽視的根本性缺陷，筆者將前人歸結起來的幾點關于磷酸鐵鋰存在的相關問題再次重申，以正視聽。
1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低， 導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能系統(tǒng)中心主任Don Hillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候，他用terrible來形容，他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明磷酸鐵鋰電池在低溫下（0℃以下）無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯，但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。
3、材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能，但是也帶來了其它問題，如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環(huán)境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li，F(xiàn)e與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵鋰產品成本并不低，即使去掉前期的研發(fā)成本，該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本，會使得最終單位儲能電量的成本較高。
4、產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說，磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中，很難保證反應的一致性。
5、知識產權問題。目前磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大學所有，而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的，如果成本中計算上專利使用費的話，那產品成本將會進一步提高，這對國內的企業(yè)將是致命的。
從技術角度來看，磷酸鐵鋰電池最為核心的技術即為鐵位摻雜技術、碳包覆技術及納米化技術。鐵位摻雜和碳包覆這兩項技術極大地改進了磷酸鐵鋰的電導率，為磷酸鐵鋰材料的實際應用鋪平了道路。但是幾個專利權人以及業(yè)內其他幾家舉足輕重的大公司手中握有大量磷酸鐵鋰的核心技術專利，基本上封鎖了磷酸鐵鋰領域的主要發(fā)展方向；A123系統(tǒng)公司（現(xiàn)已被中國萬向收購）獨家壟斷了納米磷酸鐵鋰材料的制備技術。而且，他們仍然在繼續(xù)著有關磷酸鐵鋰的專利布局，在美國、歐洲以及亞洲市場的商業(yè)推進步伐從未停止。短期來看，中國企業(yè)在中國國內研發(fā)、生產磷酸鐵鋰正極材料的風險不是很大，但未來要走向世界市場必將面臨嚴峻的專利考驗。
從研發(fā)和生產鋰離子電池的經驗來看，日本是鋰離子電池最早商業(yè)化的國家，并且一直占據(jù)著高端鋰離子電池市場。日本選擇改性錳酸鋰作為動力型鋰離子電池正極材料，可能是由于目前看來磷酸鐵鋰還有一些關鍵性技術還無法解決；但是也存在另一種可能：日本曾在磷酸鐵鋰的專利上栽過跟頭，所以才選擇錳酸鋰材料作為動力電池正極材料。此外，美國聯(lián)邦政府同時支持磷酸鐵鋰和錳酸鋰這兩種體系的研發(fā)，美國國內從事兩種材料研發(fā)的廠商數(shù)量也旗鼓相當。
從目前典型的磷酸鐵鋰電池廠商的運營情況來看，A123系統(tǒng)公司在磷酸鐵鋰電動汽車市場折戟沉沙、比亞迪的電動汽車也未得到良好的市場響應。導致業(yè)界又生出磷酸鐵鋰或許更適合儲能應用的新聲。
總的來說，磷酸鐵鋰性能優(yōu)異，但不夠完美。如何給這一舉世矚目的材料找到一個精準的市場定位，以及解決大規(guī)模產業(yè)化仍需突破的相關技術，還仍需業(yè)界專家們的持續(xù)努力。（作者：成都新能源產業(yè)技術研究蒲先旭）
