磷酸铁锂产业发展背景、当前规模及材料发展方向

磷酸铁锂产业发展背景、当前规模及材料发展方向

磷酸铁锂电池凭借其优异的性能和广泛的应用前景，已成为新能源产业的重要组成部分。本文将从产业发展背景、当前市场规模以及材料发展方向三个方面，全面解析磷酸铁锂产业的现状与未来趋势。

磷酸铁锂电池产业发展前景

一、用途广泛

磷酸铁锂电池在多个领域都有广泛应用：

• 储能设备：适用于太阳能、风力发电系统储能，不间断电源（UPS），以及与太阳能电池配套的储能设备。
• 电动车辆：广泛应用于电动汽车、电动机车、高尔夫球车等领域。
• 小型设备：包括医疗设备（如电动轮椅、制氧呼吸器）、玩具（遥控电动飞机、车、船）等。
• 军事和航天领域：用于UPS、通讯设备、遥测系统、无人侦察机等军事储能设备，以及作为动力电池。

二、性能优异

磷酸铁锂电池具有以下显著优势：

• 寿命长
• 使用安全
• 充放电快
• 耐高温
• 容量大

三、需求量大

全球磷酸铁锂产量持续增长。2022年，全球磷酸铁锂产量达到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，铁粉法工艺将成为主流生产方式。

磷酸铁锂电池当前市场规模

新能源总体市场规模

中国新能源行业经过15年的发展，获得了政府与金融市场的大力支持，掌握了大量核心科技，在世界范围内具有显著的竞争优势。具体表现在以下几个方面：

• 光伏行业：得益于政府部门的扶持，我国光伏企业掌握了大量先进技术。
• 风力发电：在低风速利用技术上处于世界前列，海上风电机组已达到10兆瓦级。
• 储能：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%。预计“十四五”期间，新型储能市场规模将持续扩大。
• 新能源汽车：2022年，新能源汽车产销分别完成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

新能源汽车已成为新能源产业的重要组成部分，是减少石油资源使用及依赖的有效手段。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%。

受此带动，我国动力电池产销量节节攀升。2022年国内动力电池总产量为545.9GWh，同比增长148.5%；总销量465.5GWh，同比增长150.3%；总装机量为294.6GWh，同比增长90.7%。

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%。全球电动汽车电池市场规模将从今年的1210亿美元增长到2035年的6160亿美元，增长约5倍。

二、储能电池

储能技术是新能源广泛应用的重要支撑。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，其中锂电池储能占比94.5%。预计到2025年，中国新型储能装机容量将达30GW，到2030年中国新型储能的装机规模将超过120GW，总投资规模将近9000亿元。

磷酸铁锂铁源材料的发展方向

主流铁源的发展趋势

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。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。