在SMM主辦的第八屆中國國際新能源大會(huì)暨產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)-中國磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)上，吉林省華興新材料科技有限公司董事長張杰從磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景、當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模、鐵源的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹。

01磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)

一、用途廣泛

儲(chǔ)能設(shè)備：太陽能、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之儲(chǔ)能設(shè)備；不斷電系統(tǒng)UPS；配合太陽能電池使用作為儲(chǔ)能設(shè)備（比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池）。電動(dòng)車輛：電動(dòng)汽車、電動(dòng)機(jī)車、高爾夫球車。小型設(shè)備醫(yī)療設(shè)備：電動(dòng)輪椅、電動(dòng)代步車、制氧呼吸器；玩具（遙控電動(dòng)飛機(jī)、車、船）。其他小型電器：礦燈、植入性的醫(yī)療器械（磷酸鐵鋰無毒性，鋰電池僅鐵鋰可滿足要求）。軍事和航天領(lǐng)域：UPS、通訊設(shè)備、遙測(cè)系統(tǒng)、無人偵察機(jī)等運(yùn)軍事儲(chǔ)能設(shè)備；在軍事和航天領(lǐng)域也是一種非常好的動(dòng)力電池。

二、性能優(yōu)異

磷酸鐵鋰電池具有壽命長、使用安全、充放電快、耐高溫、容量大等性能優(yōu)勢(shì)。

三、磷酸鐵鋰需求量大

2022年，全球磷酸鐵鋰產(chǎn)量107萬噸，其中硫酸亞鐵工藝占比90%，鐵粉法工藝占比10%。預(yù)計(jì)至2025年，全球磷酸鐵鋰需求有望達(dá)到300萬噸，其中大多數(shù)磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)意向采用鐵粉法工藝生產(chǎn)，以鐵粉法制備磷酸鐵鋰電池的發(fā)展前景較大。

02磷酸鐵鋰電池當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模

新能源總體市場(chǎng)規(guī)模

我國新能源行業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)有15年的歷史，在此過程中，我國新能源獲得了政府與金融市場(chǎng)的大力支持。從而能夠有足夠的資金進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，這使得我國新能源企業(yè)掌握了大量的核心科技，即使在世界范圍內(nèi)，都具有很大的行業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)。目前，新能源在我國的發(fā)展進(jìn)展可謂是迅速而穩(wěn)健的。如太陽能、風(fēng)能、儲(chǔ)能電站、新能源汽車等領(lǐng)域。我國的光伏行業(yè)，由于之前幾年時(shí)間里，政府部門對(duì)該行業(yè)的扶持力度很大，使得我國光伏企業(yè)獲得了充足的發(fā)展資金，發(fā)展了大量的先進(jìn)技術(shù)。此外，我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也十分雄厚，尤其是在對(duì)低風(fēng)速的利用上，我國風(fēng)電企業(yè)的技術(shù)處于世界前列，特別是海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)能夠達(dá)到10兆瓦級(jí)。在儲(chǔ)能方面，截至2022年底，中國已投運(yùn)的電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)達(dá)5940萬千瓦，同比增長37%。據(jù)CNESA預(yù)計(jì)，“十四五”時(shí)期，新型儲(chǔ)能將持續(xù)高速發(fā)展，年復(fù)合增長率保持在55%至70%，市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)屢創(chuàng)新高。而新能源汽車的產(chǎn)銷也十分可觀，分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%。

各類新能源產(chǎn)品需求預(yù)測(cè)分析

一、動(dòng)力電池

目前，新能源汽車已成為新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是我國減少石油資源使用及依賴的有效手段。兩年隨著充電設(shè)施逐漸完善、油價(jià)上漲等原因，新能源汽車進(jìn)入滲透率上升拐點(diǎn)，銷量及滲透率增長明顯提速。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年國內(nèi)新能源乘用車銷量達(dá)333.4萬輛，同比大增167.6%，滲透率從2020年的6.18%飆升至15.52%。2022年國內(nèi)新能源乘用車銷量達(dá)688.7萬輛，同比增長93.4%。純電動(dòng)汽車（BEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）已成為當(dāng)前新能源汽車的主要發(fā)展路線。

受此帶動(dòng)，我國動(dòng)力電池產(chǎn)銷量節(jié)節(jié)攀升。中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年國內(nèi)動(dòng)力電池總產(chǎn)量為545.9GWh，同比增長148.5%，同比增長率較上年提升39.5%；2022年動(dòng)力電池總銷量465.5GWh，同比增長150.3%；2022年動(dòng)力電池總裝機(jī)量為294.6GWh，同比增長90.7%。動(dòng)力電池終端市場(chǎng)需求增長強(qiáng)勁，帶動(dòng)了國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)量、銷量和裝機(jī)量均實(shí)現(xiàn)翻倍增長。

預(yù)計(jì)到2035年，電動(dòng)汽車銷量將達(dá)到約8000萬輛，滲透率約為90%。三大市場(chǎng)（中國、歐洲和北美）從2029年開始電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型率將超過60%，并在2035年預(yù)計(jì)將超過90%。隨著全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模將從今年的1210億美元將增長到2035年的6160億美元，增長約5倍，全球電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)需求預(yù)計(jì)將達(dá)到5.3太瓦時(shí)（TWh）。

二、儲(chǔ)能電池

隨著新能源的快速發(fā)展和應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用也得到了廣泛的關(guān)注和推廣。儲(chǔ)能技術(shù)是新能源廣泛應(yīng)用的重要支撐。由于新能源如太陽能、風(fēng)能、水能等具有間歇性、不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，儲(chǔ)能技術(shù)可以在新能源產(chǎn)生多余能量時(shí)、新能源產(chǎn)生不穩(wěn)定時(shí)、為應(yīng)對(duì)突發(fā)情況而進(jìn)行儲(chǔ)存，在需要時(shí)進(jìn)行釋放，使新能源得以充分利用，保證供電的可靠性和穩(wěn)定性、保證能源的連續(xù)性和可靠性，提高能源安全性。因此，新能源和儲(chǔ)能技術(shù)是相輔相成的，只有將新能源和儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，才能充分發(fā)揮新能源的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)可持續(xù)能源發(fā)展。

2022年，全國已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870萬千瓦，平均儲(chǔ)能時(shí)長約2.1小時(shí)，比2021年底增長110%以上，全國新型儲(chǔ)能裝機(jī)中，其中鋰電池儲(chǔ)能占比94.5%、處于絕對(duì)主導(dǎo)地位。在國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中顯示，到2025年，中國新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量將達(dá)30GW，預(yù)計(jì)到2030年中國新型儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模將超過120GW。新型儲(chǔ)能總投資規(guī)模將近9000億元。因此，儲(chǔ)能是比肩甚至超過動(dòng)力電池市場(chǎng)的巨大藍(lán)海，規(guī)模為萬億元級(jí)別。

03磷酸鐵鋰鐵源材料的發(fā)展方向

主流鐵源的發(fā)展趨勢(shì)

新能源市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)的磷酸鐵鋰產(chǎn)品需求旺盛 結(jié)構(gòu)待調(diào)整 產(chǎn)業(yè)急待升級(jí)磷酸鐵鋰（LFP）作為新型鋰離子電池的正極材料，具有巨大的研究開發(fā)前景。磷酸鐵鋰制備原料主要分為鋰源、鐵源、碳源和磷源。其中，鐵源材料主要為兩種：鈦白粉副產(chǎn)物硫酸亞鐵和鐵粉。

鐵源材料的發(fā)展趨勢(shì)

（一）硫酸亞鐵

生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)品硫酸亞鐵：由于受鈦白粉產(chǎn)能限制，能夠提供的鐵源材料有限，而且采用硫酸亞鐵生產(chǎn)磷酸鐵鋰環(huán)保壓力較大。因?yàn)榱蛩醽嗚F工藝（銨法）生產(chǎn)1萬噸磷酸鐵需投放價(jià)值1200萬的環(huán)保設(shè)備，需要把硫酸銨蒸出來。上50萬噸就需要配套7-8億的環(huán)保設(shè)備。

（二）鐵粉

用于磷酸鐵鋰電池行業(yè)的鐵粉大致有三種：

1，廢鋼霧化粉以廢鋼為原材料，經(jīng)氣霧化生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出來的鐵粉，被稱為廢鋼霧化粉，也叫霧化粉。廣泛用于粉末冶金行業(yè)，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)線建設(shè)周期短，產(chǎn)能可以快速投產(chǎn)釋放，價(jià)格相對(duì)于其他兩種鐵粉較為便宜。缺點(diǎn)是由于原材料是廢鋼，導(dǎo)致產(chǎn)品里面含有大量的金屬雜質(zhì)，難以去除；

2，鐵鱗還原粉又稱氧化鐵皮還原粉，是以鋼廠在軋鋼過程中產(chǎn)生的廢棄氧化鐵皮做為原材料，生產(chǎn)出來的還原鐵粉，也廣泛用于粉末冶金行業(yè)，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)過兩次還原工藝，能夠有效去除產(chǎn)品內(nèi)部的C、O等元素，但由于是軋鋼過程中產(chǎn)生的原材料，故產(chǎn)品內(nèi)也同樣含有大量的金屬雜質(zhì)，較難去除。并且這種工藝生產(chǎn)的還原鐵粉，原材料會(huì)受到制約；

3，還原鐵粉——既能滿足產(chǎn)量供應(yīng)，又更加節(jié)能環(huán)保，金屬雜質(zhì)含量小。在產(chǎn)量方面，還原鐵粉的原材料為超純鐵精礦粉，我國的鐵礦資源非常豐富，居于世界前列，不存在材料短缺。在環(huán)保方面，鐵粉法制備磷酸鐵鋰的廢產(chǎn)物主要為氫氣排放，廢水少、環(huán)保壓力小，隨著后期安全環(huán)保壓力的逐步加強(qiáng)，鐵粉路線將成為一項(xiàng)主流工藝。以電池級(jí)還原鐵粉為鐵源制備磷酸鐵，不僅會(huì)降低成本，而且會(huì)降低雜質(zhì)離子的引入，尤其是Cu等金屬含量。具有很好的形貌特征以及粒徑大小，壓實(shí)性高、低溫性能好，完全符合磷酸鐵鋰電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

工藝流程

（一）超純鐵精粉生產(chǎn)工藝

超純鐵精粉的影響因素：結(jié)晶顆粒越粗越容易解離，越容易選別，個(gè)別礦可以不經(jīng)過浮選，即可達(dá)到超純粉的要求，但一般礦都需要經(jīng)過反浮選，主要是提鐵降硅。一個(gè)重要指標(biāo)是酸不溶物（主要是硅及鋁酸鹽類），一般采用藥物反浮選去除。近年來也發(fā)展出了磁選與反浮選一體選別的工藝，通過磁場(chǎng)來代替一部分抑制劑，減少藥劑使用量，更加環(huán)保，比添加抑制劑的效果更好，即提高了選別效果及效率，又提高了回收率，減少了尾礦中的含鐵量。

（二）一次還原鐵粉工藝

影響還原過程和鐵粉質(zhì)量的因素：

A、原材料鐵精粉：

1、粒度

2、超純粉全鐵含量，酸不溶物含量，S含量，細(xì)度。

B、還原劑：

1、還原劑粒度：粒度＜3mm才能參與反應(yīng)，含碳量越高還原效果越好。

2、還原劑活性：活性越高，還原效果越高。

3、還原劑用量：一般為0.75-0.81倍。

4、還原劑需要有一定的殘?zhí)甲鳛楹＞d鐵的保護(hù)劑

5、根據(jù)還原劑含硫量大小，加一定量的除硫劑 （石灰石或生石灰），添加量為8%左右。

C、還原溫度和時(shí)間：受還原時(shí)采用的還原器皿的體積限制，溫度一般是1150℃左右，還原時(shí)間28-40小時(shí)之間。

D、料層厚度

E、CO濃度

F、人為因素

（三）二次還原鐵粉工藝

A、二次還原的目的

1、提鐵，降氧，除碳。（脫碳、脫氧、脫硫）

2、清楚加工應(yīng)力，提高塑性，改善壓縮性。

3、整形

B、二次還原的影響因素：

1、碳氧比例合適。

2、松比及顆粒：松比小，粒度適當(dāng)有利于還原。

3、還原氣氛越高，對(duì)還原越有利。

4、還原溫度越高越利于還原，但是溫度過高容易燒結(jié)，不利于二次破碎。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況掌握還原溫度及時(shí)間。

審核編輯黃宇