浅析锂电池正极材料磷酸铁锂发展现状

电动汽车行业发展迅猛，车用动力电池作为其中的重要组成部分，受到了学术界、投资界和工业界的高度关注。目前，主要有三种电池已应用于各种车辆：铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池由于污染大、克容量小，其成本优势不足以抵消其缺点，因此仅在小型电动自行车等领域应用于车辆动力。镍氢电池是混合动力电动汽车领域的主要产品，其制造技术成熟，购买和使用成本较低，因此短期内仍将是混合动力汽车的首选。然而，其自放电率高、比能小、记忆效应和充电热直接影响其使用，这些缺点可能使镍氢电池仅作为过渡产品存在。锂离子电池是20世纪90年代开发的一种大容量可充电电池，比镍氢电池能储存更多的能量，比能量大，循环寿命长，自放电率低，没有记忆效应。它可以满足高容量、高寿命、高功率乘用车的要求，成为未来纯电动汽车的理想产品。

锂离子电池的正极材料有很多种，包括钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料和磷酸亚铁锂。其中，钴酸锂是最工业化、最成熟、产量最高的正极材料，主要用于手机、数码产品等小型电池。然而，由于原材料钴和镍金属价格高昂，污染严重，电池大规模生产后会有过热、起火或爆炸的危险。因此，相对而言，锰酸锂、三元材料和磷酸亚铁锂的锂离子电池具有更好的安全性能和更低的成本，因此目前的工业投资主要集中在这些材料上。其中，磷酸亚铁锂因其在循环寿命和材料成本方面具有其他两种材料所不具备的潜在优势而被业界广泛看好，这代表了动力电池正极材料的未来发展方向。

全球磷酸铁锂电池材料的主要制造商包括加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、省台塑长源能源科技、Aleees等。其中，前三家公司的量产技术相对成熟。2008年，全球磷酸亚铁锂的出货量约为1500吨，其中美国A123公司供应了750吨，几乎占到了总量的一半，而国内制造商仅供应了几百吨。2009年，磷酸亚铁锂的全球出货量约为1600吨，2010年，磷酸铁锂的全球发货量约为1370吨。

据统计，目前磷酸亚铁锂阴极材料生产企业有60多家，近20家企业实现了批量生产，呈现出“封建主义”的局面。据公开统计，我国磷酸亚铁锂总产能约为6400吨/年，但实际产量远低于产能（不到产能的1/10）。

总体而言，我国磷酸亚铁锂的产业化发展与国际发展基本同步。目前，一些国产产品的成本低于国外同类产品，性能和单机容量的差距并非遥不可及。但需要清醒地看到，中国尚未诞生真正的龙头企业，行业缺乏原始创新技术，低端模仿趋势相对较强。总的来说，磷酸亚铁锂的材料工业正处于工业化的临界点。未来，随着磷酸亚铁锂生产技术的不断完善，其市场前景对行业来说仍然乐观。除了电动汽车、自行车、踏板车和电动工具市场，磷酸铁锂电池在风电、太阳能发电和储能设备、矿灯电源和植入式医疗设备等领域也有广阔的应用前景。通过静态计算，可以得出结论，在未来5～7年内，如果产品渗透率为10%～20%，国内市场……

磷酸铁锂电池仅在电动汽车、电动工具、电动自行车和电动滑板车四个领域的规模约为150亿元，其中磷酸铁锂材料本身约占电池成本的30%，对应约45亿元的市场规模，预计年需求量将达到3万吨。

存在问题：

1.专利侵权。一场专利“纠缠诉讼”触动了业内人士的敏感神经橄榄石结构磷酸亚铁锂在美国得克萨斯大学诞生。1997年，得克萨斯大学申请了磷酸亚铁锂的晶体结构和化学式的专利，然后将该专利授予了加拿大魁北克水电公司（H-Q）及其子公司Phostech。2005年，Black&；Decker（B&；D）推出了一种使用磷酸铁锂电池的无绳电动工具，并在欧洲和美国畅销。2006年9月，得克萨斯大学和加拿大的Phostech对B&；

D和电池制造商A123提起诉讼，指控他们未经授权制造和销售侵权商品。A123认为其阴极材料具有不同的晶体结构和化学分子式，不存在专利侵权问题。目前，该案仍在审理中，但其性质已从高校与企业之间的专利纠纷转变为跨国专利诉讼。由于通用汽车的Volt电动汽车将使用A123提供的磷酸铁锂电池，如果A123被判侵权，则意味着通用汽车也构成侵权。因此，从更大的范围来看，该判决将影响美国乃至世界电动汽车市场的发展格局。自那以后，发生了许多相关的专利诉讼，结果是加拿大的Phostech赢得了最后的胜利。

目前，在磷酸铁锂电池和材料领域，有两项核心技术专利，一项是碳涂层技术，另一项是炭热还原技术。前者为加拿大Phostech公司所有，已在中国申请专利，而后者为美国A123公司所有，尚未在中国申请。然而，美国A123公司在苏州成立了两家公司，分别负责磷酸亚铁锂材料的生产和电池制造。随着A123和其他公司抢占市场，

事实上，专利纠纷在短期内对中国国内销售没有影响，但从长远来看，它将成为行业发展的巨大隐患。目前，国内大多数制造商只掌握磷酸亚铁锂的技术和加工技术，没有国际专利。无论哪一方在得克萨斯大学与A123的专利诉讼中获胜，国内磷酸亚铁锂企业未来都可能面临高昂的专利许可费。2010年6月12日，中国政法大学知识产权研究中心受中国电池工业协会委托，就Phostech公司持有的“磷酸铁锂电池”专利向国家专利复审委员会提交了无效请求，该请求已被受理。尽管磷酸亚铁锂的专利事件将持续相当长的一段时间，但最重要的是，行业应该从中吸取教训，以研发为核心，增加投资，加快国内专利申请，并在国外申请关键技术的专利。

2.必须解决一致性问题。国产磷酸亚铁锂正极材料存在不同的质量问题，主要表现在质量一致性难以保证。此前，国内一些大型锂离子电池制造商对国内几家磷酸亚铁锂材料供应商和Valence等国外供应商提供的材料，从磷酸亚铁锂的材料平均粒径、电极可加工性、电极压实密度等方面进行了非常系统的实验评估，实际比容量、循环寿命、速率放电、温度特性和安全性。实验数据客观地表明，国内磷酸亚铁锂产品与Valence等国外供应商提供的产品仍有许多差距，同一供应商提供的批次一致性差异较大，重复性很差。第一个原因是对技术了解不透彻，而磷酸亚铁锂对合成工艺条件的敏感性远高于目前其他工业化阴极材料，即合成工艺条件必须严格一致，以确保批次的稳定性。国内企业在不完全了解技术的情况下盲目生产，其产品自然存在“先天不足”的现象；

其次，在科研成果转化过程中存在着衔接问题。在从科研成果到中试、从中试到批量生产的过渡过程中，缺乏工艺技术系统工程设计的概念。此外，国内材料制造商的生产过程管理精细度低，缺乏包括工艺、运营、采购、检验等环节的标准化、标准化技术和管理体系，这也是产品一致性低的重要原因。

3.投资刺激洗牌竞争。从目前情况来看，我国汽车动力电池基本处于研发和测试阶段，尚未实现量产。从短期来看，动力电池企业不太可能实现盈利。因此，上游材料企业大多按需生产，其规模远未达到规模化生产的水平。然而，行业概念的炒作点燃了投资热情，中国车用锂电池缺乏有效产能成为最好的“突破口”。此外，在地方经济利益的驱动下，政府开了绿灯，民间投资似乎各有千秋，有“圈地”之嫌。数以亿计的投资项目比比皆是，该行业已经出现产能过剩的迹象。有数据显示，截至2010年，中国动力锂电池产能为20亿Ah，主要分布在珠三角、长三角、东北、京津唐等汽车产业集群。2015年之前，动力锂电池及其上游材料行业的投资仍将大踏步向前发展。据估计，在一系列投资的刺激下，2015年中国动力锂电池的产能将达到39亿Ah，而当年中国EV/PHEV乘用车和电动商用车的产量预计约为12万辆，锂电池的消费量约为9亿Ah，仅占动力锂电池容量的23%。与其他新兴行业一样，磷酸亚铁锂的多投资行业发展到一定阶段后，必然会进行重组。只有注重技术积累、理性投资、精细化管理和市场运作的企业，才能开始一波接一波地见金。

（编辑/董海荣）电动汽车行业发展风起云涌，车用动力电池作为其中的重要组成部分，引起了学术界、投资界和产业界的高度关注。目前，主要有三种电池已应用于各种车辆：铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池由于污染大、克容量小，其成本优势不足以抵消其缺点，因此仅在小型电动自行车等领域应用于车辆动力。镍氢电池是混合动力电动汽车领域的主要产品，其制造技术成熟，购买和使用成本较低，因此短期内仍将是混合动力汽车的首选。然而，其自放电率高、比能小、记忆效应和充电热直接影响其使用，这些缺点可能使镍氢电池仅作为过渡产品存在。锂离子电池是20世纪90年代开发的一种大容量可充电电池，比镍氢电池能储存更多的能量，比能量大，循环寿命长，自放电率低，没有记忆效应。它可以满足高容量、高寿命、高功率乘用车的要求，成为未来纯电动汽车的理想产品。

锂离子电池的正极材料有很多种，包括钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料和磷酸亚铁锂。其中，钴酸锂是最工业化、最成熟、产量最高的正极材料，主要用于手机、数码产品等小型电池。然而，由于原材料钴和镍金属价格高昂，污染严重，电池大规模生产后会有过热、起火或爆炸的危险。因此，相对而言，锰酸锂、三元材料和磷酸亚铁锂的锂离子电池具有更好的安全性能和更低的成本，因此目前的工业投资主要集中在……

对这些材料进行了测试。其中，磷酸亚铁锂因其在循环寿命和材料成本方面具有其他两种材料所不具备的潜在优势而被业界广泛看好，这代表了动力电池正极材料的未来发展方向。

全球磷酸铁锂电池材料的主要制造商包括加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、省台塑长源能源科技、Aleees等。其中，前三家公司的量产技术相对成熟。2008年，全球磷酸亚铁锂的出货量约为1500吨，其中美国A123公司供应了750吨，几乎占到了总量的一半，而国内制造商仅供应了几百吨。2009年，磷酸亚铁锂的全球出货量约为1600吨，2010年，磷酸铁锂的全球发货量约为1370吨。

据统计，目前磷酸亚铁锂阴极材料生产企业有60多家，近20家企业实现了批量生产，呈现出“封建主义”的局面。据公开统计，我国磷酸亚铁锂总产能约为6400吨/年，但实际产量远低于产能（不到产能的1/10）。

总体而言，我国磷酸亚铁锂的产业化发展与国际发展基本同步。目前，一些国产产品的成本低于国外同类产品，性能和单机容量的差距并非遥不可及。但需要清醒地看到，中国尚未诞生真正的龙头企业，行业缺乏原始创新技术，低端模仿趋势相对较强。总的来说，磷酸亚铁锂的材料工业正处于工业化的临界点。未来，随着磷酸亚铁锂生产技术的不断完善，其市场前景对行业来说仍然乐观。除了电动汽车、自行车、踏板车和电动工具市场，磷酸铁锂电池在风电、太阳能发电和储能设备、矿灯电源和植入式医疗设备等领域也有广阔的应用前景。通过静态计算可以得出，未来5~7年，如果产品渗透率为10%~20%，磷酸铁锂电池仅在电动汽车、电动工具、电动自行车和电动滑板车四个领域的国内市场规模约为150亿元，其中磷酸亚铁锂材料本身约占电池成本的30%，相当于约45亿元的市场规模，预计年需求量将达到3万吨。

存在问题：

1.专利侵权。一场专利“纠缠诉讼”触动了业内人士的敏感神经橄榄石结构磷酸亚铁锂在美国得克萨斯大学诞生。1997年，得克萨斯大学申请了磷酸亚铁锂的晶体结构和化学式的专利，然后将该专利授予了加拿大魁北克水电公司（H-Q）及其子公司Phostech。2005年，Black&；Decker（B&；D）推出了一种使用磷酸铁锂电池的无绳电动工具，并在欧洲和美国畅销。2006年9月，得克萨斯大学和加拿大的Phostech对B&；

D和电池制造商A123提起诉讼，指控他们未经授权制造和销售侵权商品。A123认为其阴极材料具有不同的晶体结构和化学分子式，不存在专利侵权问题。目前，该案仍在审理中，但其性质已从高校与企业之间的专利纠纷转变为跨国专利诉讼。由于通用汽车的Volt电动汽车将使用A123提供的磷酸铁锂电池，如果A123被判侵权，则意味着通用汽车也构成侵权。因此，从更大的范围来看，该判决将影响美国乃至世界电动汽车市场的发展格局。自那以后，发生了许多相关的专利诉讼，结果是加拿大的Phostech赢得了最后的胜利。

目前，在磷酸铁锂电池和材料领域，有两项核心技术专利，一项是碳涂层技术，另一项是炭热还原技术。前者为加拿大Phostech公司所有，已在中国申请专利，而后者为美国A123公司所有，尚未在中国申请。然而，美国A123公司在苏州成立了两家公司，分别负责磷酸亚铁锂材料的生产和电池制造。随着A123和其他公司抢占市场，

事实上，专利纠纷在短期内对中国国内销售没有影响，但从长远来看，它将成为行业发展的巨大隐患。目前，国内大多数制造商只掌握磷酸亚铁锂的技术和加工技术，没有国际专利。无论哪一方在得克萨斯大学与A123的专利诉讼中获胜，国内磷酸亚铁锂企业未来都可能面临高昂的专利许可费。2010年6月12日，中国政法大学知识产权研究中心受中国电池工业协会委托，就Phostech公司持有的“磷酸铁锂电池”专利向国家专利复审委员会提交了无效请求，该请求已被受理。尽管磷酸亚铁锂的专利事件将持续相当长的一段时间，但最重要的是，行业应该从中吸取教训，以研发为核心，增加投资，加快国内专利申请，并在国外申请关键技术的专利。

2.必须解决一致性问题。国产磷酸亚铁锂正极材料存在不同的质量问题，主要表现在质量一致性难以保证。此前，国内一些大型锂离子电池制造商对国内几家磷酸亚铁锂材料供应商和Valence等国外供应商提供的材料，从磷酸亚铁锂的材料平均粒径、电极可加工性、电极压实密度等方面进行了非常系统的实验评估，实际比容量、循环寿命、速率放电、温度特性和安全性。实验数据客观地表明，国内磷酸亚铁锂产品与Valence等国外供应商提供的产品仍有许多差距，同一供应商提供的批次一致性差异较大，重复性很差。第一个原因是对技术了解不透彻，而磷酸亚铁锂对合成工艺条件的敏感性远高于目前其他工业化阴极材料，即合成工艺条件必须严格一致，以确保批次的稳定性。国内企业在不完全了解技术的情况下盲目生产，其产品自然存在“先天不足”的现象；

其次，在科研成果转化过程中存在着衔接问题。在从科研成果到中试、从中试到批量生产的过渡过程中，缺乏工艺技术系统工程设计的概念。此外，国内材料制造商的生产过程管理精细度低，缺乏包括工艺、运营、采购、检验等环节的标准化、标准化技术和管理体系，这也是产品一致性低的重要原因。

3.投资刺激洗牌竞争。从目前情况来看，我国汽车动力电池基本处于研发和测试阶段，尚未实现量产。从短期来看，动力电池企业不太可能实现盈利。因此，上游材料企业大多按需生产，其规模远未达到规模化生产的水平。然而，行业概念的炒作点燃了投资热情，中国车用锂电池缺乏有效产能成为最好的“突破口”。此外，在地方经济利益的驱动下，政府开了绿灯，民间投资似乎各有千秋，有“圈地”之嫌。数以亿计的投资项目比比皆是，该行业已经出现产能过剩的迹象。有数据显示，截至2010年，中国动力锂电池产能为20亿Ah，主要分布在珠三角、长三角、东北、京津唐等汽车产业集群。2015年之前，动力锂电池及其上游材料行业的投资仍将大踏步向前发展。据估计，在一系列投资的刺激下，2015年中国动力锂电池的产能将达到39亿Ah，而当年中国EV/PHEV乘用车和电动商用车的产量预计约为12万辆，锂电池的消费量约为9亿Ah，仅占动力锂电池容量的23%。与其他新兴行业一样，磷酸亚铁锂的多投资行业发展到一定阶段后，必然会进行重组。只有注重技术积累、理性投资、精细化管理和市场运作的企业，才能开始一波接一波地见金。

（编辑/董海荣）

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