磷酸铁锂产业发展背景、当前规模及材料发展方向

在SMM主办的第八届中国国际新能源大会暨产业博览会-中国磷酸铁锂产业发展大会上，吉林省华兴新材料科技有限公司董事长张杰从磷酸铁锂产业发展背景、当前市场规模、铁源的发展趋势进行了介绍。

01磷酸铁锂电池产业发展前景

磷酸铁锂电池优势

一、用途广泛

储能设备：太阳能、风力发电系统之储能设备；不断电系统UPS；配合太阳能电池使用作为储能设备（比亚迪已经在生产此类电池）。电动车辆：电动汽车、电动机车、高尔夫球车。小型设备医疗设备：电动轮椅、电动代步车、制氧呼吸器；玩具（遥控电动飞机、车、船）。其他小型电器：矿灯、植入性的医疗器械（磷酸铁锂无毒性，锂电池仅铁锂可满足要求）。军事和航天领域：UPS、通讯设备、遥测系统、无人侦察机等运军事储能设备；在军事和航天领域也是一种非常好的动力电池。

二、性能优异

磷酸铁锂电池具有寿命长、使用安全、充放电快、耐高温、容量大等性能优势。

三、磷酸铁锂需求量大

2022年，全球磷酸铁锂产量107万吨，其中硫酸亚铁工艺占比90%，铁粉法工艺占比10%。预计至2025年，全球磷酸铁锂需求有望达到300万吨，其中大多数磷酸铁锂生产企业意向采用铁粉法工艺生产，以铁粉法制备磷酸铁锂电池的发展前景较大。

02磷酸铁锂电池当前市场规模

新能源总体市场规模

我国新能源行业发展至今已经有15年的历史，在此过程中，我国新能源获得了政府与金融市场的大力支持。从而能够有足够的资金进行技术创新，这使得我国新能源企业掌握了大量的核心科技，即使在世界范围内，都具有很大的行业竞争优势。目前，新能源在我国的发展进展可谓是迅速而稳健的。如太阳能、风能、储能电站、新能源汽车等领域。我国的光伏行业，由于之前几年时间里，政府部门对该行业的扶持力度很大，使得我国光伏企业获得了充足的发展资金，发展了大量的先进技术。此外，我国风力发电技术也十分雄厚，尤其是在对低风速的利用上，我国风电企业的技术处于世界前列，特别是海上风电机组已经能够达到10兆瓦级。在储能方面，截至2022年底，中国已投运的电力储能项目累计装机达5940万千瓦，同比增长37%。据CNESA预计，“十四五”时期，新型储能将持续高速发展，年复合增长率保持在55%至70%，市场规模将会屡创新高。而新能源汽车的产销也十分可观，分别完成705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%。

各类新能源产品需求预测分析

一、动力电池

目前，新能源汽车已成为新能源产业的重要组成部分，是我国减少石油资源使用及依赖的有效手段。两年随着充电设施逐渐完善、油价上涨等原因，新能源汽车进入渗透率上升拐点，销量及渗透率增长明显提速。中国汽车工业协会数据显示，2021年国内新能源乘用车销量达333.4万辆，同比大增167.6%，渗透率从2020年的6.18%飙升至15.52%。2022年国内新能源乘用车销量达688.7万辆，同比增长93.4%。纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）已成为当前新能源汽车的主要发展路线。

受此带动，我国动力电池产销量节节攀升。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示，2022年国内动力电池总产量为545.9GWh，同比增长148.5%，同比增长率较上年提升39.5%；2022年动力电池总销量465.5GWh，同比增长150.3%；2022年动力电池总装机量为294.6GWh，同比增长90.7%。动力电池终端市场需求增长强劲，带动了国内动力电池产量、销量和装机量均实现翻倍增长。

预计到2035年，电动汽车销量将达到约8000万辆，渗透率约为90%。三大市场（中国、欧洲和北美）从2029年开始电动汽车转型率将超过60%，并在2035年预计将超过90%。随着全球电动汽车市场的快速发展，动力电池市场规模将从今年的1210亿美元将增长到2035年的6160亿美元，增长约5倍，全球电动汽车电池生产需求预计将达到5.3太瓦时（TWh）。

二、储能电池

随着新能源的快速发展和应用，储能技术的应用也得到了广泛的关注和推广。储能技术是新能源广泛应用的重要支撑。由于新能源如太阳能、风能、水能等具有间歇性、不稳定性等特点，储能技术可以在新能源产生多余能量时、新能源产生不稳定时、为应对突发情况而进行储存，在需要时进行释放，使新能源得以充分利用，保证供电的可靠性和稳定性、保证能源的连续性和可靠性，提高能源安全性。因此，新能源和储能技术是相辅相成的，只有将新能源和储能技术相结合，才能充分发挥新能源的优势，推动可持续能源发展。

2022年，全国已投运新型储能项目装机规模达870万千瓦，平均储能时长约2.1小时，比2021年底增长110%以上，全国新型储能装机中，其中锂电池储能占比94.5%、处于绝对主导地位。在国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中显示，到2025年，中国新型储能装机容量将达30GW，预计到2030年中国新型储能的装机规模将超过120GW。新型储能总投资规模将近9000亿元。因此，储能是比肩甚至超过动力电池市场的巨大蓝海，规模为万亿元级别。

03磷酸铁锂铁源材料的发展方向

主流铁源的发展趋势

新能源市场对高品质的磷酸铁锂产品需求旺盛 结构待调整 产业急待升级磷酸铁锂（LFP）作为新型锂离子电池的正极材料，具有巨大的研究开发前景。磷酸铁锂制备原料主要分为锂源、铁源、碳源和磷源。其中，铁源材料主要为两种：钛白粉副产物硫酸亚铁和铁粉。

铁源材料的发展趋势

（一）硫酸亚铁

生产钛白粉的副产品硫酸亚铁：由于受钛白粉产能限制，能够提供的铁源材料有限，而且采用硫酸亚铁生产磷酸铁锂环保压力较大。因为硫酸亚铁工艺（铵法）生产1万吨磷酸铁需投放价值1200万的环保设备，需要把硫酸铵蒸出来。上50万吨就需要配套7-8亿的环保设备。

（二）铁粉

用于磷酸铁锂电池行业的铁粉大致有三种：

1，废钢雾化粉以废钢为原材料，经气雾化生产工艺，生产出来的铁粉，被称为废钢雾化粉，也叫雾化粉。广泛用于粉末冶金行业，优点是产线建设周期短，产能可以快速投产释放，价格相对于其他两种铁粉较为便宜。缺点是由于原材料是废钢，导致产品里面含有大量的金属杂质，难以去除；

2，铁鳞还原粉又称氧化铁皮还原粉，是以钢厂在轧钢过程中产生的废弃氧化铁皮做为原材料，生产出来的还原铁粉，也广泛用于粉末冶金行业，优点是经过两次还原工艺，能够有效去除产品内部的C、O等元素，但由于是轧钢过程中产生的原材料，故产品内也同样含有大量的金属杂质，较难去除。并且这种工艺生产的还原铁粉，原材料会受到制约；

3，还原铁粉——既能满足产量供应，又更加节能环保，金属杂质含量小。在产量方面，还原铁粉的原材料为超纯铁精矿粉，我国的铁矿资源非常丰富，居于世界前列，不存在材料短缺。在环保方面，铁粉法制备磷酸铁锂的废产物主要为氢气排放，废水少、环保压力小，随着后期安全环保压力的逐步加强，铁粉路线将成为一项主流工艺。以电池级还原铁粉为铁源制备磷酸铁，不仅会降低成本，而且会降低杂质离子的引入，尤其是Cu等金属含量。具有很好的形貌特征以及粒径大小，压实性高、低温性能好，完全符合磷酸铁锂电池行业标准。

工艺流程

（一）超纯铁精粉生产工艺

超纯铁精粉的影响因素：结晶颗粒越粗越容易解离，越容易选别，个别矿可以不经过浮选，即可达到超纯粉的要求，但一般矿都需要经过反浮选，主要是提铁降硅。一个重要指标是酸不溶物（主要是硅及铝酸盐类），一般采用药物反浮选去除。近年来也发展出了磁选与反浮选一体选别的工艺，通过磁场来代替一部分抑制剂，减少药剂使用量，更加环保，比添加抑制剂的效果更好，即提高了选别效果及效率，又提高了回收率，减少了尾矿中的含铁量。

（二）一次还原铁粉工艺

影响还原过程和铁粉质量的因素：

A、原材料铁精粉：

1、粒度

2、超纯粉全铁含量，酸不溶物含量，S含量，细度。

B、还原剂：

1、还原剂粒度：粒度＜3mm才能参与反应，含碳量越高还原效果越好。

2、还原剂活性：活性越高，还原效果越高。

3、还原剂用量：一般为0.75-0.81倍。

4、还原剂需要有一定的残碳作为海绵铁的保护剂

5、根据还原剂含硫量大小，加一定量的除硫剂 （石灰石或生石灰），添加量为8%左右。

C、还原温度和时间：受还原时采用的还原器皿的体积限制，温度一般是1150℃左右，还原时间28-40小时之间。

D、料层厚度

E、CO浓度

F、人为因素

（三）二次还原铁粉工艺

A、二次还原的目的

1、提铁，降氧，除碳。（脱碳、脱氧、脱硫）

2、清楚加工应力，提高塑性，改善压缩性。

3、整形

B、二次还原的影响因素：

1、碳氧比例合适。

2、松比及颗粒：松比小，粒度适当有利于还原。

3、还原气氛越高，对还原越有利。

4、还原温度越高越利于还原，但是温度过高容易烧结，不利于二次破碎。应根据实际情况掌握还原温度及时间。

审核编辑黄宇