高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

隨著新能源汽車市場(chǎng)對(duì)續(xù)航里程與快充性能的要求日益苛刻，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)體積能量密度需求的不斷提升，鋰電池正極材料的性能正面臨新的挑戰(zhàn)。在此背景下，高性能磷酸鐵鋰電池對(duì)其正極材料的壓實(shí)密度提出了更高的要求。

壓實(shí)密度，是指在一定的壓力下，電池極片單位體積內(nèi)所含材料的質(zhì)量，它直接決定了極片的體積比容量，并與電池的內(nèi)阻、效率及循環(huán)性能密切相關(guān)。在電池體積不變的前提下，提升磷酸鐵鋰正極片的壓實(shí)密度，已成為提升電池能量密度最直接有效的路徑之一。

行業(yè)內(nèi)普遍將磷酸鐵鋰劃分為五代產(chǎn)品，一代、二代、三代、四代、五代產(chǎn)品粉體壓實(shí)密度分別在2.30g/cm3、2.40g/cm3、2.50g/cm3、2.60g/cm3、2.70g/cm3左右，目前三代及以上的磷酸鐵鋰產(chǎn)品為市場(chǎng)主流。

一般將壓實(shí)密度2.6g/cm3以上的磷酸鐵鋰材料定義為高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰。因其高壓實(shí)密度和連續(xù)的導(dǎo)電通路，可以顯著提升電池的能量密度和充電速度，能夠很好的應(yīng)用于快充電池，成為下游電池廠商爭搶的“香餑餑”。

目前，提升磷酸鐵鋰材料壓實(shí)密度的方法主要有優(yōu)選原料和工藝路線、調(diào)整燒結(jié)制度、大小顆粒級(jí)配、碳包覆及摻雜金屬離子等。

優(yōu)選原料和工藝路線

高壓實(shí)磷酸鐵鋰當(dāng)前以磷酸鐵法、草酸亞鐵法工藝路線為主。磷酸鐵法、草酸亞鐵法的優(yōu)勢(shì)均在于能實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，其中草酸亞鐵法率先突破實(shí)現(xiàn)批量供應(yīng)，大多數(shù)企業(yè)則采取磷酸鐵法。

調(diào)整燒結(jié)制度

在磷酸鐵鋰材料的合成過程中對(duì)材料指標(biāo)影響最大的是燒結(jié)過程，改善燒結(jié)過程對(duì)磷酸鐵鋰材料的粉體壓實(shí)密度的提升非常顯著。

大小顆粒級(jí)配

除了優(yōu)化原料和燒結(jié)制度，大小顆粒級(jí)配也是提高粉體壓實(shí)密度的有效方法，這是因?yàn)樾☆w粒填充在大顆粒的縫隙中可以顯著提升整體的粉末壓實(shí)密度。

碳包覆

研究表明碳包覆能增強(qiáng)磷酸鐵鋰顆粒之間的導(dǎo)電性，使其電化學(xué)性能有明顯改善。但是過量的碳將嚴(yán)重降低磷酸鐵鋰的振實(shí)密度。選擇合適的碳源，改進(jìn)制備工藝，都可以使碳包覆層更加均勻，從而提高材料的振實(shí)密度。

金屬離子摻雜

金屬離子摻雜是在磷酸鐵鋰中摻雜金屬離子,改變其晶格結(jié)構(gòu),從而提高其自身的導(dǎo)電能力。近年來部分研究表明，摻雜特定種類的金屬離子能提高材料的振實(shí)密度，從而提高磷酸鐵鋰的體積比容量。

由于高壓實(shí)密度產(chǎn)品在生產(chǎn)工藝、粒度形貌控制、碳包覆技術(shù)等方面要求極為苛刻，其技術(shù)門檻遠(yuǎn)高于普通產(chǎn)品，目前具備高壓實(shí)磷酸鐵鋰穩(wěn)定生產(chǎn)能力的企業(yè)僅有湖南裕能、富臨精工等頭部企業(yè)，行業(yè)呈現(xiàn)"頭部集中"態(tài)勢(shì)。

總體而言，高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰已成為提升電池體積能量密度、兼顧快充性能的利器，是當(dāng)前磷酸鐵鋰材料技術(shù)演進(jìn)最明確的方向。未來，隨著技術(shù)工藝的持續(xù)突破和成本的進(jìn)一步優(yōu)化，高壓實(shí)密度產(chǎn)品將加速滲透市場(chǎng)，并推動(dòng)磷酸鐵鋰電池在更多高端應(yīng)用場(chǎng)景中占據(jù)主導(dǎo)地位。

為促進(jìn)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)交流與技術(shù)合作，中國粉體網(wǎng)將于2025年11月26日在江蘇常州舉辦“2025高壓實(shí)磷酸（錳）鐵鋰技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，來自中南大學(xué)/四川發(fā)展龍蟒股份有限公司的胡國榮教授/新能源首席科學(xué)家將作《高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》的報(bào)告，胡教授將介紹高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰的定義、合成路線、加工成本、高壓實(shí)磷酸鐵鋰的溢價(jià)以及高壓實(shí)磷酸鐵鋰的市場(chǎng)需求和生產(chǎn)企業(yè)。

專家簡介：

胡國榮，男、1963年生，博士、中南大學(xué)二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師、國務(wù)院政府特殊津貼專家。

主持國家發(fā)改委重大產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)1項(xiàng)、科技部科技支撐項(xiàng)目1項(xiàng)，“863”項(xiàng)目1項(xiàng)，省部級(jí)科技項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第一），山東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第一），長沙市十大青年創(chuàng)新人才等多項(xiàng)榮譽(yù)。

現(xiàn)任：四川發(fā)展龍蟒股份有限公司新能源首席科學(xué)家；

先進(jìn)電池材料教育部工程研究中心技術(shù)委員會(huì)副主任，中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)常務(wù)理事。

兼任：廣汽埃安新能源汽車股份有限公司獨(dú)立董事，湖北興發(fā)集團(tuán)股份有限公司獨(dú)立董事。

參考來源：

國金證券《磷酸鐵鋰行業(yè)深度：景氣反轉(zhuǎn)向上，高壓密鐵鋰壁壘提升》

李淼等《高能量密度磷酸鐵鋰正極設(shè)計(jì)》

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