中國粉體網訊 磷酸鐵鋰(LiFePO4)具有環境友好、價格便宜、安全性能好等優點，被認為是最具應用前景的鋰離子電池正極材料之一，已經廣泛應用于國內的電動車動力電池中。磷酸鐵路線的基本工藝流程，主要包括磷酸鐵前驅體的生產、濕法球磨、噴霧干燥、燒結這幾個主要步驟。關于磷酸鐵鋰的合成工藝也有不少研究，如何選擇工藝方法也是一門學問。
磷酸鐵鋰的合成方法主要有：固相法和液相法，固相法包括：高溫固相反應法、碳熱還原法、微波合成法、機械合金化法，液相法包括：液相共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱合成法。
作為2019年出貨量前兩名的德方納米和貝特瑞在磷酸鐵鋰合成工藝上分別選擇了液相法和固相法，這兩種方法有什么區別，德方納米和貝特瑞的磷酸鐵鋰產品又有什么特點？
工藝流程比較
1固相法
固相合成法由于其工藝簡單，且易于工業化，是制備電極材料最為常用的一種方法，碳熱還原法是最通用的固相法，碳熱還原法采用廉價的三價鐵還原成二價鐵，同時使熱解的碳包覆在磷酸鐵鋰上起到增強導電性的作用，可謂是一舉兩得。
碳熱還原法工藝流程圖
2液相法
液相法的制備最大的特點是加入了溶劑。以水熱法為例，在密封的壓力容器中以水為溶劑，通過原料在高溫高壓的條件下進行化學反應，經過過濾、洗滌、烘干后得到納米前驅體，最后經高溫煅燒后即可得到磷酸鐵鋰。
液相法工藝流程圖
單從工藝流程來看，固相法工藝簡單，適合大規模生產，但其物料之間混合不均勻，粒徑分布范圍廣，導致產品一致性差；液相法的優點當然是混合均勻，產品一致性好，質量就相對更好一點，但是反應過程條件要求高，生產設備較復雜，量產難度較大。
原材料成本比較
由上述工藝生產我們已經知道固相法的工藝簡單，而液相法不管是設備還是工藝都更復雜，所以相對的其生產成本也要高一些，那么原材料成本誰更高一些？
固相法與液相法的原材料價格對比
由上表我們可以清晰地看出，固相法的原料成本更高一些，主要是因為無水磷酸鐵的價格高，導致固相法原材料價格偏高。
選哪種方法都需要進一步優化
我們可以看出不管是固相法還是液相法都不是那么完美，有許多需要改進的地方，而兩家龍頭企業選擇不同的方法可能因為：德方納米是專業做磷酸鐵鋰正極材料的，對產品的一致性、穩定性等更看重，而貝特瑞是負極材料的龍頭企業，所以在固相法的合成上更有經驗。
1德方納米如何優化液相法？
液相法的缺點是工藝復雜，德方納米就對其進行了簡化，通過一次燒結得到磷酸鐵鋰正極材料，同時改進了磷酸鐵鋰的碳包覆方法和金屬摻雜方法，還改善了磷酸鐵鋰正極導電性差、容量較低等問題。
德方納米的納米磷酸鐵鋰的性能參數
2貝特瑞如何優化固相法？
貝特瑞改進了磷酸鐵鋰固相法的生產工藝，提高了生產效率，降低了制備成本，改善了批次不穩定的問題。與傳統的全固相制備方法相比，貝特瑞增加了顆粒細化過程并免去烘干過程，大幅降低了制備時間，其制備出的磷酸鐵鋰正極可逆容量大于156mAh/g，倍率性能優異。此外，貝特瑞還改善了磷酸鐵鋰正極的低溫性能差、導電性差、容量低等問題。
貝特瑞磷酸鐵鋰產品的理化指標
對于磷酸鐵鋰來說不管是液相法還是固相法，都還有優化的空間。材料拼到最后拼的是技術，磷酸鐵鋰能否一直穩坐主流正極材料的寶座還需要企業加大對其工藝的優化升級，將其性能推向更高的水平。
注：
德方納米成立于2007年1月，主要從事納米級鋰離子電池材料制備技術的開發，并生產和銷售相關產品，主要包括納米磷酸鐵鋰、碳納米管導電液等。2019年磷酸鐵鋰全年產量達到9.28萬噸，較去年同期的7.75萬噸，同比增長19.7%。德方納米出貨量達到2.5萬噸，位列行業第一。德方納米目前擁有6.3萬噸磷酸鐵鋰正極材料產能，領先于全行業。
貝特瑞成立于2000年8月，致力于鋰離子二次電池用正、負極材料及納米材料應用的專業化生產制造商。貝特瑞現有磷酸鐵鋰產能2萬噸/年，另外貝特瑞常州項目一期現有磷酸鐵鋰設計產能1.5萬噸/年。2019年貝特瑞磷酸鐵鋰出貨量在1.5萬噸左右。
參考來源：
方正證券.正極材料深度：從生產工藝角度詳解磷酸鐵鋰
中國粉體網.鋰電正極材料磷酸鐵鋰的制備方法簡述
中國粉體網.寧德時代磷酸鐵鋰正極材料四大供應商
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（中國粉體網編輯整理/墨玉）
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