電池業未來誰主沉浮

來源：東莞市高鑫檢測設備有限公司 2009年02月14日 08:59

磷酸鐵鋰在電池產業中的發展現況

1997年，Goodenough等報道了橄欖石的磷酸亞鐵鋰（LiFePO₄）可用于鋰離子電池正極材料，其中的鋰離子可以*從晶格中脫出形成同樣結構的FePO₄，其相對于鋰的電極電勢為3.5伏，理論容量為170mAh/g，被認為是極有可能替代現有材料的新一代正極材料。

FePO₄主要優點表現在：（1）由于采用磷酸根取代了氧，在濫用條件下不會有氧氣析出，能解決鈷酸鋰及其他現有正極材料不能解決的安全問題。（2）原料來源廣泛，存儲量豐富，價格低低廉。（3）無毒、無污染，是真正的綠色能源。（4）高溫性能好。磷酸亞鐵鋰（FePO₄）具有安全性能好、較穩定的氧化狀態、循環壽命佳、原材料來源廣泛、價格便宜、高溫性好、可逆充電比容量較高、無毒、無污染等優點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。

目前磷酸鐵鋰zui上游的化合物，被三家專業材料公司所掌握，分別是A123的Lil-xMFePO₄、Phostech的LiMPO₄以及Aleees的LiFePO₄zM，同時也已經發展出十分成熟的量產技術，其中zui大的產能已可達月產250噸。A123的Lil-xMFePO₄主要的特征是奈米級的LFP，藉由物理性質的改變以及在正極材料當中添加了貴金屬，并輔佐特殊材質的古墨為負極，使得原本導電能力較差的LFP，可以成為商業化應用的產品；Phostech的LiMPO₄主要特征藉由前驅物在高過飽和度的狀態下，施以激烈的機械攪拌力，造成金屬氧化物與LFP發生激動起晶之作用，產生共結晶蝗LFP與金屬氧化物的晶核，使得原本難以控制的二價鐵與晶相成長，得到了穩定的控制，進而取得了高容量與低阻抗的LFP。

而我國“磷酸亞鐵鋰”鋰離子電池材料戌近年來也已取得了重大突破，新材料克容量水平已經超過每克140毫安。在中試規模下制備的磷酸亞鐵鋰復合材料技術已達到*水平，使鋰離子電池產品性能大幅度提高。這種材料不僅能夠滿足電動汽車大功率放電的要求，而且在1000次循環條件下仍循環性能優良，能保持初始容量的90%以上。

這些上游材料的突破與快速發展，引起了鋰電池廠與汽車業者的注意，并且帶動了鋰電池與油電混合車的興盛之路；LFP電池和一般鋰電池同為綠色環保電池，但兩者zui大不同點是*沒有過熱或爆炸等安全性顧慮，再加上電池循環壽命約是鋰電池的4~5倍，高于鋰電池8~10倍高放電功率（可瞬間產生大電流），加上同樣能量密度下整體重量，約較鋰電池減少30~50%，包括美國*的油電混合坦克車與悍馬車（近戰隱匿）、通用汽車、福特汽車、豐田汽車等業者皆高度重視LFP電池發展。A123甚至因此獲得了高達數千萬美金的政府補助，目的就是要扶植美國的鋰電池業者，利用油電混合車的發展機遇，一舉擊敗遙遙的日本汽車業者。從各國發展來看，美國汽車產業界預估到2010年時全美的油電混合車將超過400萬臺。美國通用汽車為了打破日系車廠獨霸局面，決定大幅朝向設計生產[可大規模生產的電動車]，因為現在許多美國消費者早已婚不堪高油價壓力，通用認為未來汽車必須能夠使用各種能源，其中電動車將成為關鍵。因此，GM在07年北美車展公開展示插電式油電混合動力車的概念車，配合GM全新開發油電混合動力系統，只要接上一般家用電源便可為該車的磷酸鋰鐵電池充電。如果達到量產階段，每臺車每年可減少500加侖（1900公升）汽油消耗，也可以減少4400公斤二氧化碳產出。

面對如此銳不可擋的發展，一些工業銀行、創投基金與投資公司，早就把目光放在上游材料公司的布局上，除了上述三家公司之外，在美國除了A123之外，ActaCell Inc.剛剛從旗下Google.org，應用材料（AMAT）風險投資部門和其他一些風險投資公司得到了580萬美元資助。ActaCell的主要業務就是將德州大學學者的成果推向市場，這個學者就是長期以發展尖晶石結構心臟超導材料為主的Arumugam Manthiram教授，他早期在UT擔任研究助理，之后逐漸升為教授，這幾年他發現了在磷酸鐵鋰當中，加入了昂貴的導電高分子之后，可以在實驗室做出克電容量166Ah/g的磷酸鐵鋰，并且采用微波法加速磷酸鐵鋰陶瓷粉末快速成相。至于是否因為加入了導電高分子，就可以突破A123、Aleees、Phostech等三家重量級業者在磷酸鐵鋰的布局，只能等到事態更加明朗方能評論。

如此一來，在2010年以前，歐洲、美國與亞洲的磷酸鐵鋰（LFP）業者的版圖，看來已經大致底定；各家電池工藝的高低，也隨著磷酸鐵鋰（LFP）材料的高安全性與穩定性，顯得不再是那么重要（Isabelle注：電池工藝還是很重要的只能說電池廠比較不用擔心爆炸問題）；*決定勝負的恐怕還是市場價格，根據一般的估計，在2010年以前，哪一組聯盟能夠把磷酸鐵鋰（LFP）動力電池的價格下降到每瓦時0.35美金，誰就能牽動油電混合車與鋰電池自行車的高速發展，誰就會是。

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