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磷酸鐵鋰由2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者John.B. Goodenough教授于1997年首次發(fā)現(xiàn)后，經(jīng)過(guò)科學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界20多年的不解努力，已經(jīng)成為當(dāng)下最主流的鋰離子電池正極材料之一，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力電池和儲(chǔ)能領(lǐng)域。2023年實(shí)際出貨量已經(jīng)達(dá)到160萬(wàn)噸的規(guī)模，在整個(gè)國(guó)內(nèi)的正極材料市場(chǎng)滲透率接近70%。

當(dāng)下磷酸鐵鋰生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟，細(xì)分起來(lái)主要有液相法、固相法兩種。液相法則具有物相均勻、粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)，但是工藝稍復(fù)雜，規(guī)?；a(chǎn)難度大，同時(shí)面臨的安全、環(huán)保壓力比較大；固相法具有工藝簡(jiǎn)單、易于規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)產(chǎn)品壓實(shí)密度高，電性能優(yōu)良，是目前最主流的生產(chǎn)路線。

當(dāng)前最成熟的固相法工藝：

主要原材料：磷酸鐵、碳酸鋰、葡萄糖；

主要設(shè)備：砂磨機(jī)、噴霧干燥塔、輥道窯、氣流粉碎磨；

核心工藝步驟：原材料經(jīng)砂磨機(jī)納米分散后，進(jìn)入噴霧干燥塔除水造粒，然后進(jìn)入輥道窯高溫?zé)Y(jié)，最后經(jīng)氣流粉碎磨粉碎到一定粒度后過(guò)篩包裝得到成品。詳細(xì)步驟如下：

該工藝設(shè)備成熟度高、自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，已經(jīng)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)充分驗(yàn)證，為絕大多數(shù)磷酸鐵鋰廠家使用。

但是細(xì)究起來(lái)尤其相比于錳酸鋰、鈷酸鋰等傳統(tǒng)鋰電正極材料，仍然存在工藝復(fù)雜，高能耗環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。

以錳酸鋰生產(chǎn)工藝為例：

原材料：EMD、碳酸鋰

主要設(shè)備：混料機(jī)、輥道窯、機(jī)械磨

核心工藝步驟：原材料經(jīng)混料機(jī)混合后，進(jìn)入輥道窯高溫?zé)Y(jié)，然后機(jī)械磨粉碎到一定粒度后過(guò)篩包裝得到成品。主要工藝步驟如下示：

由上可以看出，相比而言，磷酸鐵鋰相比于錳酸鋰工藝步驟多出砂磨、噴霧造粒二步，帶來(lái)的問(wèn)題是：生產(chǎn)效率低、高能耗步驟多，高價(jià)值設(shè)備多，固定資產(chǎn)投入大，投資收益率也相對(duì)降低。

鋰電正極材料作為一個(gè)大類，目前商業(yè)化成熟的主要鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰四種。除磷酸鐵鋰外，其余三種都遵循簡(jiǎn)單的干法混料再燒結(jié)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的合成路線。而鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料也都是經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)充分驗(yàn)證，無(wú)論從產(chǎn)品性能還是穩(wěn)定性、一致性上都沒有問(wèn)題，因此完全有理由認(rèn)為磷酸鐵鋰也不應(yīng)該例外。由此我們推斷當(dāng)下砂磨+噴霧的這么一套主流工藝可能不是最優(yōu)技術(shù)路線，或者說(shuō)不是最終的技術(shù)路線。

據(jù)了解，江蘇優(yōu)安時(shí)電池材料有限公司的吳雪峰團(tuán)隊(duì)采用了一種自研的干法混合設(shè)備，摒棄砂磨機(jī)、噴霧干燥塔、氣流粉碎磨等高耗能、高價(jià)值設(shè)備，在業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了全干法的磷酸鐵鋰生產(chǎn)路線。該技術(shù)參考了錳酸鋰的生產(chǎn)工藝：把原材料進(jìn)行簡(jiǎn)單干法混合后直接燒結(jié)，而后進(jìn)行機(jī)械破碎，最后過(guò)篩包裝。

該工藝單噸磷酸鐵鋰生產(chǎn)能耗可控制在1200度電左右，相比于現(xiàn)有主流生產(chǎn)工藝的5000度電，單噸能耗降低了70%以上。并且每萬(wàn)噸建設(shè)投入由1億左右降低到3000萬(wàn)左右。產(chǎn)品性能上相比于現(xiàn)有市場(chǎng)上的產(chǎn)品也毫不遜色，極片壓實(shí)最大可超過(guò)2.7g/cm3，克容量可達(dá)到160mAh/g左右。

江蘇優(yōu)安時(shí)目前已經(jīng)建立了年產(chǎn)5000噸的產(chǎn)線，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和銷售，初步驗(yàn)證了前文中的推斷，磷酸鐵鋰生產(chǎn)工藝存在更優(yōu)技術(shù)路線。時(shí)代車輪滾滾向前，技術(shù)進(jìn)步永不停歇。市場(chǎng)永遠(yuǎn)需要更高效、節(jié)能的技術(shù)，更質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉的產(chǎn)品。再整個(gè)新能源行業(yè)內(nèi)卷到極致的情況下，下一代的磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)呼之欲出。