繁體
  • 简体中文
  • 繁體中文

熱門資訊> 正文

高壓實磷酸鐵鋰工藝路線概述

2025-09-10 16:39

(來源:鋰電行業動態)

高壓實磷酸鐵鋰是當前鋰電正極材料發展的重要方向,它能有效提升電池的體積能量密度和倍率性能。下面我將結合行業現狀,梳理高壓實磷酸鐵鋰的定義標準、主要工藝路線、優劣勢對比及代表企業。

1、高壓實磷酸鐵鋰的定義及標準

高壓實磷酸鐵鋰是磷酸鐵鋰正極材料的一種高端形態,主要通過優化材料顆粒級配、晶體結構和碳包覆技術,使得材料在相同體積內能填充更多的活性物質。

核心定義目前行業普遍將粉末壓實密度達到2.6g/cm³及以上的磷酸鐵鋰材料定義為高壓實磷酸鐵鋰,這屬於第四代磷酸鐵鋰產品。其極片壓實密度通常可達到2.75g/cm³左右

世代劃分磷酸鐵鋰材料按其壓實密度大致可分為五代:

第一代:約2.30g/cm³(基本淘汰)

第二代:約2.40g/cm³(早期主流)

第三代:約2.50g/cm³(目前主流)

第四代:≥2.60g/cm³(當前高壓實主流)

第五代:≥2.70g/cm³(研發/試產階段)

技術標準中國電子材料行業協會電池材料分會正在牽頭制定《高壓實密度磷酸鐵鋰材料》的團體標準。該標準旨在規範顆粒級配、二次燒結等核心工藝參數,明確壓實密度目標,並對技術要求、試驗方法、檢驗規則以及標誌、包裝、運輸等內容進行規定。值得注意的是,中國擬對部分鋰電池材料生產技術實施出口管制,其中對磷酸鐵鋰製備技術的管制要點之一就是300MPa下粉體壓實密度≥2.58g/cc,這從側面反映了高壓實技術的重要性。

2、主要工藝路線及優劣勢對比

目前行業實現高壓實密度的工藝路線主要分為三種:草酸亞鐵一次燒結法磷酸鐵一次燒結法磷酸鐵二次燒結法

以下是各種工藝路線的綜合對比:

各工藝路線的代表企業及特點

  1. 草酸亞鐵一次燒結法

    富臨精工(江西昇華):採用固相法+草酸亞鐵一次燒結工藝,無需碳熱還原反應,碳包覆均勻,能耗及設備佔用成本更低。其量產粉末壓實密度達2.6g/cm³,是寧德時代的核心供應商。2024年其高壓實密度磷酸鐵鋰產量達12.82萬噸,產能利用率高達88.95%

    鵬博新材:深耕草酸亞鐵法制備高壓實磷酸鐵鋰,通過特殊的大小顆粒級配技術和金屬離子摻雜提升壓實密度和導電性。其山西陽泉20萬噸新項目計劃於2025年9月投產,專注於滿足第五代產品需求

  2. 磷酸鐵一次燒結法

    龍蟠科技(常州鋰源):全球首發第四代一次燒結高壓實產品S526,粉體壓實密度高達2.62g/cm³。其一次燒結工藝簡化了生產流程,顯著降低了能耗與生產周期。該產品已完成多輪量產驗證,月產能達千噸級

  3. 磷酸鐵二次燒結法

湖南裕能:行業龍頭,採用二次燒結工藝實現高能量密度、高穩定性、長循環等性能。其第四代高壓密高容量磷酸鐵鋰已實現量產,第五代產品已完成實驗室開發並正轉批量試產。該公司也是《高壓實密度磷酸鐵鋰材料》標準的牽頭單位

德方納米:採用獨特的「自熱蒸發液相合成法。其第四代高壓實產品(如DY-12)持續獲得客户認可,出貨量佔比已約20%-30%,第五代產品已進入中試量產階段

萬潤新能安達科技:均採用二次燒結工藝提升粉體壓實密度,其第四代產品預計在2025年實現銷售

主要鐵鋰企業高壓密產品進展

3、技術發展動向與挑戰

高壓實磷酸鐵鋰技術仍在快速發展中,並面臨一些挑戰:

能量密度瓶頸儘管高壓實化提升了體積能量密度,但磷酸鐵鋰材料的質量能量密度提升空間相較於三元材料仍顯有限,需通過電池系統適配(如極片孔隙率、電解液浸潤性優化)來彌補

成本與盈利性目前,能夠穩定盈利的主要是三代及以上的高壓實產品。第四代產品相比普通三代產品有2000-3000元/噸的溢價。具備工藝成本優勢的企業(如一次燒結)在市場競爭中更具競爭力

工藝迭代與創新行業正加速向第五代(≥2.70g/cm³)及更高壓實密度的產品佈局,同時也在探索如磷酸錳鐵鋰(LMFP) 等更高電壓的材料體系。一次燒結工藝作為降本增效的重要方向,是技術創新的熱點之一

標準制定與出口管制行業協會正在推動團體標準的制定,以規範市場、減少性能波動、提升量產良率。需要注意的是,國家對於高壓實密度(≥2.58g/cc)的磷酸鐵鋰製備技術已考慮納入限制出口目錄,這凸顯了其技術戰略價值

4、 高壓實磷酸鐵鋰成為新產品迭代主流方向,企業佈局成效初顯

高壓實磷酸鐵鋰(通常指粉末壓實密度 2.6g/cm³以上,也稱第四代 LFP),主要通過提高活性材料在單位體積內的填充量,同時可形成更連續的導電通路以降低電子在電極內部傳輸的阻力(阻抗)、縮短鋰離子從電解液到達活性材料表面的距離,最終實現了能量密度和充電倍率的雙重提升,是推動鐵鋰電池技術進步的重要方向。

終端應用對快充性能的迫切需求,正推動磷酸鐵鋰電池技術加速迭代,高壓實磷酸鐵鋰的應用也因此迎來快速增長期。以寧德時代為例,寧德時代於 2025 年 月發佈了第二代神行超充電池全球首款兼具 800 公里超長續航和峰值 12C 充電能力的磷酸鐵鋰電池,峰值充電功率達 1.3 兆瓦,可實現 秒 2.5 公里的補能速度,充電 5分鍾,續航超過 520 公里。與目前市場上量產的主流 4C 快充相比,該款產品效率提升了 300%

同時在儲能方面,目前主流儲能產品迭代至 314Ah。當前的電化學儲能,尤其是鋰電儲能技術已進入了一個新變革周期,大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產品新技術逐漸登上舞臺,儲能系統向大容量方向持續演進。314Ah 的問世,進一步提升儲能產品的經濟性,拉動長循環壽命、高壓實磷鐵鋰正極材料的相關需求。

高壓實鐵鋰的生產對技術提出了更高的要求,也因此形成了更為集中的競爭格局。相較於 2.6g/cm³以下僅需一次燒結的磷酸鐵鋰,高壓實鐵鋰的技術門檻主要體現在兩個方面:一是顆粒分佈難以精準控制,高温燒結易產生磷化鐵雜相;二是產氣量大易損壞碳包覆,導致比表面積和阻抗增大、鐵溶出升高。

此外,高壓實鐵鋰也帶來了一些新的技術挑戰,例如可能導致孔隙率低導致電解液滲透不充分、應力分佈不均導致極片機械強度降低等問題。因此,掌握包覆、摻雜、大小顆粒級配(梯度設計)技術,以追求綜合性能的優化,也構成了磷酸鐵鋰廠商的工藝技術壁壘。

憑藉在技術上的先發優勢,目前富臨精工和湖南裕能在高壓實鐵鋰領域進展較快,已實現 2.6g/cm³以上產品的批量出貨。德方納米、龍蟠科技、萬潤新能、安達科技等企業也有相關產能佈局,但其對應產品仍處於測試驗證階段。

根據富臨精工披露,其高壓密磷酸鐵鋰快充產品憑藉性能優勢,出貨量迅速提升,從 2024 第二季度開始實現滿產滿銷,全年整體產能、產量及裝車量較 2023 年同期均有大幅提升。其子公司江西昇華現有高壓實密度磷酸鐵鋰正極材料產能 21.5萬噸,並預計 2025 年內有效產能將增加至 30 萬噸。

湖南裕能披露,2024 年內研發的更新一代高性能產品 YN-13 系列也取得了重要成果,已通過重要客户認證,並實現批量供貨。成熟產品 YN-9 系列在實現高壓實密度的同時,有效保障材料的容量發揮和倍率性能,較好地滿足了動力電池在高功率輸出和快速充放電方面的高性能需求。2024 年,湖南裕能新產品 CN-5 系列、YN-9系列和 YN-13 系列實現銷售 15.93 萬噸,在產品銷量佔比中達到約 22%

安達科技披露,提升壓實密度的 B9P(動力型)、B9(儲能型)產品目前均已完成客户驗證,B9P 已實現小批量發貨、B9 已實現量產交貨,目前在開發的 B10B 型產品同樣目標提升壓實密度。

安達科技披露,B9P 已實現小批量發貨、B9 已實現量產交貨

主要企業對高壓密 LFP 佈局進展

5、總結與展望

目前,二次燒結法技術成熟且性能穩定,但面臨成本壓力;一次燒結法(包括草酸亞鐵和磷酸鐵路徑)憑藉成本和效率優勢,正成為頭部企業技術攻關和降本增效的重點,是未來工藝發展的重要方向。

選擇何種工藝路線,需綜合考慮企業自身的技術積累、資金實力、客户需求以及成本控制目標。同時,密切關注行業標準動態、上下游技術協同(如與超快充電池、儲能長壽命需求的匹配)以及新一代材料體系的演進,將有助於在競爭中保持領先。

主辦單位:中國電子材料行業協會電池材料分會

協辦單位:北京中工產研能源科技有限公司

支持單位:動力電池回收與梯次利用聯盟

風險及免責提示:以上內容僅代表作者的個人立場和觀點,不代表華盛的任何立場,華盛亦無法證實上述內容的真實性、準確性和原創性。投資者在做出任何投資決定前,應結合自身情況,考慮投資產品的風險。必要時,請諮詢專業投資顧問的意見。華盛不提供任何投資建議,對此亦不做任何承諾和保證。