目前锂电池正极材料磷酸铁锂存在哪些不足呢？

锂离子电池的正极材料种类较多，主要品种有钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料及磷酸铁锂等，其中钴酸锂是现有正极材料中工业化程度最高、技术最成熟、产量最大的品种，主要用于手机、数码产品等小型电池领域，但由于原材料钴和镍金属的价格高昂，污染较重，且电池在大型化后，会有过热着火或爆炸的危险。故相对而言，正极材料为锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂的锂离子电池安全性能更好，成本更为低廉，所以目前产业的投入主要集中于这几种材料之上。其中，磷酸铁锂由于具有另外两种材料所不具备的循环寿命和材料成本方面的潜在优势，而被业界普遍看好，代表着动力电池正极材料的未来发展方向。

国际上主要的磷酸铁锂电池材料生产厂商有加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、台湾地区的台塑长园能源科技、立凯(Aleees)等，其中，前3家企业掌握着较为成熟的量产技术。2008年全球磷酸铁锂出货量为1500吨左右，其中美国A123公司供应750吨，几乎占了一半的份额，国内厂商供应量只有几百吨，2009年全球磷酸铁锂出货量约为1600吨，2010年全球磷酸铁锂出货量为1370吨左右。
           总体来说，我国磷酸铁锂的产业化发展与国际基本同步，目前国内部分产品的成本比国外同类产品要低，在性能、单位产能方面的差距并非遥不可及，但也该冷静的看到，国内目前尚未诞生真正的领军企业，行业缺乏原始创新技术，低端跟风模仿风气较盛，整体来看，磷酸铁锂材料行业处于产业化临界点之下。　　未来随着磷酸铁锂生产技术的不断完善，其市场前景依然为产业界所看好，除电动汽车、自行车、代步车和电动工具市场外，磷酸铁锂电池在风电、太阳能发电储能装置，矿灯电源和植入性医疗器械领域也有着广泛的应用前景。通过静态测算可以得出结论，磷酸铁锂电池在未来5～7年内，若根据10%～20%的产品渗透率计算，国内仅仅在电动汽车、电动工具、电动自行车和电动代步车这4个领域就拥有大约150亿元的市场规模，其中磷酸铁锂材料本身占到电池成本的30%左右，对应约45亿元的市场规模，年需求量可望达到3万吨。
存在问题：

1、专利专利侵权问题。一场专利“缠讼”牵动着业内人士的敏感神经——橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO4)诞生于美国得州大学，得州大学于1997年对磷酸铁锂的晶体结构与化学分子式申请了专利，后将专利授予加拿大自来水公司Hydro-Quebec(H-Q)及其下属公司Phostech使用。2005年全球最大电动工具厂商Black &Decker(B&D)推出一款使用磷酸铁锂电池的无电线电动工具，在欧美热卖。2006年9月，得州大学及加拿大Phostech对B&D及电池制造商A123公司提起诉讼，控告其未获授权制造与销售侵权商品。A123认为自己的正极材料有不同的晶体结构和化学分子式，不存在专利侵权问题，目前案件仍在审理，但性质已从大学和企业的专利纠纷转变为跨国专利诉讼。由于通用汽车的Volt电动车将采用A123提供的磷酸铁锂电池，若A123被判侵权，则意味着通用也构成侵权，因此从更大的范围来讲，判决结果将影响美国乃至全球电动车市场的发展格局。此后，又发生了多起相关专利诉讼事件，结果无一例外的是加拿大Phostech方面获得最终胜利。

目前，在磷酸铁锂电池和材料领域，有两大核心技术专利，其中一个是包敷碳技术，另一个是碳热还原技术，前者由加拿大Phostech公司拥有独家使用权，并且已经在我国申请专利，后者的专利权由美国A123公司所有，目前尚未在我国申请专利，但是美国A123公司现已在苏州成立了2家公司，分别负责磷酸铁锂材料的生产和电池制造，随着A123等公司抢占市场步伐的加快，专利问题已经很现实地摆在了国内厂家面前。

事实上，专利权之争短期内对我国国内销售并无影响，但从长期来看，其将成为行业发展的巨大隐患。目前国内大部分生产厂商只掌握磷酸铁锂技术和加工工艺，没有国际专利，无论得州大学与A123专利官司的哪一方获胜，国内磷酸铁锂企业今后或许都将会面对高昂的专利许可费用。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，已向国家专利复审委员会对Phostech公司持有的“磷酸铁锂电池”专利提出了无效请求，现已受理。虽然磷酸铁锂专利事件还会继续相当长的一段时间才能见分晓，但最重要的是，行业应从中吸取教训，把研发作为核心，加大投入，同时加快国内专利申请，并将关键技术向国外申请专利。

2、一致性难题须破解。国产磷酸铁锂正极材料存在不同程度的质量问题，其主要表现在质量一致性难以保证等方面。此前，国内部分大型锂离子电池制造商从磷酸铁锂材料平均粒径、电极加工性、电极压实密度、实际比容量、循环寿命、倍率放电、温度特性、安全性等方面对国内几个磷酸铁锂材料供应商和Valence等国外供应商所提供的材料进行了非常系统的试验评价，试验数据客观地表明：国内磷酸铁锂产品与Valence等国外供应商产品相比仍有不少差距，且同一供应商提供的产品质量批次一致性差异较大、重复性很差。究其原因，首当其冲的是技术未吃透，磷酸铁锂对合成工艺条件的敏感性远远大于目前产业化的其他正极材料，即合成的工艺条件要做到严格一致才能确保批次的稳定性。国内企业在未吃透技术的条件下盲目生产，其产品自然存在“先天不足”现象;其次，科研成果转化存在衔接问题，从科研成果向中试过渡和从中试向批生产过渡过程期间，缺乏工艺技术系统工程设计的理念;此外，国内的材料厂商的生产过程管理精细度较低，缺乏包括工序、作业、采购、检验等环节在内的规范化、标准化技术和管理体系，也是造成产品一致性低的重要原因。

3、投资刺激洗牌竞争。从现有情况来看，我国车用动力电池基本都处于研发、试验阶段，尚未实现大批量生产，短期内动力电池企业不太可能实现盈利，故而上游材料企业多按需生产，其规模也远未达到规模化生产的程度。然而，行业概念的炒作已经引燃了投资的热情，我国车用锂电池现实的有效产能不足成为了最佳“突破口”，此外，在地方经济利益的驱使下，政府大开绿灯，民间投资也似乎都是各取所需，大有“圈地”之嫌，动辄数亿的投资项目遍地开花，行业已经显示出产能过剩的端倪。有资料显示，截至2010年，我国动力锂电池产能20亿Ah，主要分布在珠三角、长三角、东三省和京津唐等汽车产业聚集区，在2015年前，动力锂电池及其上游材料产业投资仍将大步向前。预计在一系列投资刺激下，2015年我国动力锂电池产能将达到39亿Ah，而我国当年EV/PHEV乘用车和电动商用车产量预计为12万辆左右，需消耗锂电池约9亿Ah，这仅占动力锂电池产能的23%。多方投资的磷酸铁锂产业如其他新兴产业一样，在发展到一定阶段之后，洗牌在所难免，唯有注重技术积累、理性投资、精细化管理和市场运作的企业方能大浪淘沙始见金。

而，在价格驱动日渐式微的同时，大幅度提高电池能量密度的新技术的应用呼之欲出。即将于本年度量产的新版日产LeafEV和通用VoltPHEV都将采用可将电池能量密度提高30%的新技术，再辅之以轻量化技术的应用，车辆的纯电续航里程都将会延长30%以上。显然，新技术的大规模应用会将电动汽车市场重新推上每年翻番的高速增长的发展轨道。以电动汽车为代表的新能源汽车可望成长为带领全球经济走出低谷的决定性力量。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。

《规划》出台有望改变世界锂电池格局

4月18日，国务院讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012~2020年）》（下称《规划》），明确了以纯电驱动为汽车工业转型的主要战略取向，推广普及非插电式的混合动力汽车，并提出了在2015年纯电动以及混合动力车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆的目标。

《规划》的出台，在坊间引发巨大关注。诸多专家认为，此举将促进汽车业进入新一轮发展期，此外，还在无形中为节能与新能源汽车的核心部件动力电池产业勾勒出一个庞大的市场轮廓。

我们认为，已步入规模化应用阶段的新型电池技术的发展大致存在两个大方向：

1、以5V级镍锰酸锂电池技术为代表的高电压方向；

2、在保证安全系数不降低的前提下，以三元材料(NCM和NCA)电池技术为代表的高容量方向。这两类技术都可将锂离子电池的能量密度提升至200Wh/kg以上。能看到量产曙光的、在两三年之后或将实现规模化应用的全固态电池技术也进入了量产化阶段，这类技术可将锂离子电池的能量密度提升至300Wh/kg以上，而且安全系数也将更上一个台阶。这些新型电池技术的发展，得益于相关材料技术的突破。

如今的动力电池行业受到新能源汽车数量的增长而出现需求上升，甚至将迎来爆发式的增长，锂动力电池也在慢慢吞食着以铅酸电池为主流的动力电池。