中国储能网讯：9月10-11日，由中国化学与物理电源行业协会、南方科技大学碳中和能源研究院、南方电网能源发展研究院联合100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第三届中国国际新型储能技术及工程应用大会在深圳召开。此次大会主题是“绿色、经济、安全、发展”。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的600余家产业链企业，1317位嘉宾参加了本届大会。
11日下午，中南大学冶金与环境学院胡国荣教授受邀在“储能材料、回收与装备专场”分享了主题报告，主题为《磷酸铁锂技术路线与竞争力分析》。
胡国荣：尊敬的各位嘉宾，大家下午好！感谢大会的邀请，给我这么一个机会跟大家作一个分享。
大家知道锂电池这几年快速的发展，得益于新能源汽车的发展，大概从2021年开始，磷酸铁锂在新能源汽车的增长已经超过了三元，锂电池的技术路线有一个过程，早期是磷酸铁锂，在2016年到2020年是三元为主导，到2021年就以铁锂作为主导。特别是今天的话题是储能，储能未来应该主要还是磷酸铁锂的天下。
从锂电池的安全性、寿命和成本这几方面来讲，储能为了将是磷酸铁锂最重要的应用领域。从动力电池装机量来讲，2021年已经超过了三元，去年有600多万辆的电动汽车搭载磷酸铁锂电池。左下角这个图是2023年上半年磷酸铁锂企业的份额。从动力电池的装机量来看，全球前十大的企业中国占了一大半，整体来讲动力电池市场份额的集中度比我们材料企业集中度要高一点。
从地域的分布来讲，磷酸铁锂现在主要分布在西部的省份，比如说云南、贵州、四川、湖北，因为这些地方是主要的磷化工的产区，磷化工企业最近几年纷纷进入了锂电池企业，所以这几个地区产量比较大。右边是磷酸铁锂去年到今年的走势，跟碳酸锂的价格走势是对应的。
目前磷酸铁工艺是磷酸铁锂的主流。我后面会讲到磷酸铁锂的工艺路线，有磷酸铁、硝酸铁、草酸铁、氧化铁红、水热化等等。
右上角是目前产能的图，左边是产量，到2030年左右，我们的产量会接近1000万吨的规模。到2027年左右，产能的增长基本上就达到饱和了，最近几年的增长是非常快的，特别是2021年以来每年都是翻倍的增长。
磷酸铁锂有自己配套的工艺，比如有磷酸铁工艺、硝酸铁工艺等等，它的成本是不太一样的。
这边是磷酸铁的产能情况，目前基本上已经达到了250万吨左右的规模。右边是磷酸铁企业的市场份额。
这是全球磷矿的储量，最近摩洛哥这个小国发生地震，这个国家的磷矿储量占了全球一大半，所以中国一些上市公司都跑到摩洛哥去搞磷矿。
接下来重点介绍一下磷酸铁锂的工艺路线。第一个是草酸亚铁路线，这也是在2003年左右中南大学带头开发的路线，包括比亚迪当时在实验室开始做磷酸铁锂电池的时候，他们找不到磷酸铁锂的样品，我在中南大学给它提供，从几公斤、几十公斤到后面我们做到500公斤的样品，所以比亚迪的电池最早的样品来源就是我提供的，当时就用的是草酸亚铁的路线。现在这个路线也还有少数的企业在做，比如说我的一些学生做的，比如富临精工，当然他们也做了一些改进，把磷酸二氢氨改成磷酸二氢锂。这个工艺的成本是比较高的，产品的收益率也比较低。但是这个路线有一个好处，它做的产品的压缩比很高，特别是在电动汽车动力电池里面。
还有一个路线是氧化铁红的路线，这是美国valence和台湾长园采用的工艺，中国的协鑫集团也使用这种工艺，这种工艺的成本比较低，但是也有一个缺点，就是它的能量密度比较低，但是用到储能里面，因为它的成本比较低，它还是有一定市场应用空间的。
还有一个是目前主流的路线，这个路线是湖北万润最早推出的，这个路线是比较环保的，它的收率比较高，产品性能也不错，所以现在成为了主流的技术，裕能、万润、龙叛科技、湖北融通、比亚迪都用这种方法，这个方法占据了80%以上的市场份额。但是它有一个缺点，成本比较高，还有就是生产磷酸铁，有大量的废水产生。
还有一个路线是硝酸铁路线，德方纳米最早采用这种路线，就是用铁+硝酸，把它溶解变成硝酸铁，硝酸铁再和磷酸锂结合，得到一个中间产物，就是磷酸铁和氢氧化锂的中间产物，这个产物我们再拿来包碳去烧，这个工艺成本相对来讲比较低，当然它这个工艺也有一个缺点，就是它的环保压力很大，因为它产生了大量的二氧化氮。
另外就是水热法的路线。用氢氧化锂和磷酸、硫酸铁来生产，这里面有大量的锂，最后得到硫酸锂，这个硫酸锂还要再进行循环利用，再回收。这个工艺的成本是很高的。但是它的产品性能很不错，特别是它的低温性能和倍率性能，这个工艺现在基本上没人做了，只有加拿大一家公司在做，国内目前有厦门钨业在做，但是也没有大规模推广，四川德阳威旭也在做，但是基本上也没有市场化，主要是成本太高。
前面讲到这几种方法，各有优缺点，我在这里就不再详细介绍了。
磷酸铁的工艺从工艺流程来讲还是比较简单的，磷酸铁+碳酸锂+有机碳，通过研磨，通过氮气保护烧结得到了磷酸铁锂产品，这是关于磷酸铁锂的路线。
因为磷酸铁是磷酸铁锂的一个关键原材料，我把磷酸铁的工艺路线也做一个介绍。在2020年的时候碳酸锂价格只有3.8万、4万的时候，磷酸铁的路线是主流的，只不过这两年碳酸锂涨价之后，碳酸锂占的成本最高，不排除未来磷酸铁会成为主要的成本。磷酸铁现在有几个路线，第一是硫酸亚铁的路线，这个路线是用太白粉的副产物，原来太白粉的副产物硫酸亚铁是不要钱的，甚至要倒找钱给你。但是这几年因为磷酸铁锂起来之后，把硫酸亚铁的价格炒得很高了，甚至高的时候涨到七八百块钱一吨。硫酸亚铁里面又分氨法和钠法，就是用氨整合和氢氧化钠中和，目前主要的还是用氨法中和，氨法中和里面有两步法和一步法。一步法是我们在一个反应器里面完成两个过程，两步法就是在两个反应里面分别完成这个过程。一步法在合成的时候，就是硫酸亚铁除杂以后加双氧水氧化，再加磷酸一铵得到磷酸铁，刚沉淀的磷酸铁是黄色的碱式磷酸铁，我们通过高温转化得到粉白色的磷酸铁，这是一步法。
两步法是先合成，后面有一个老化，这个老化又完成了一个晶型转化。
两步法的流程长一点，成本高一点。一步法的成本比两步法要低1000块钱。大家也知道现在磷酸铁锂的价格卷得很厉害，特别是磷酸铁从去年2.6万降到现在的1.1万，甚至有可能今年下半年降到1万以下，所以如果说你能便宜1000元，我就提高了10%的利润，所以未来特别是做储能，对成本看得很重，未来一步法会成为主流。
两步法和一步法在产品性能上还是有一定的差异，两步法的纯度比较高一点，一步法的杂质含量稍微高一点。但现在一步法的含量，这个杂质也能满足要求。
还有一个是用铁粉法。前面讲到磷酸铁用硫酸亚铁做，有大量的废水，这个废水是硫酸铵，我们通过浓缩结晶得到固定回收硫酸铵，所以很多工业园区不让它进，必须进化工园区。我们用铁粉法，就是铁+磷酸+双氧水氧化直接得到磷酸铁，当然磷酸需要的量很大，最后要加水稀释，所以这个方法就比较环保。但是这个方法也有缺点，就是目前铁粉很贵，贵的要七八千块钱一吨，便宜的要五六千块钱一吨，不像硫酸亚铁现在只要两三百块钱一吨。另外这里面的磷酸是循环利用的，所以杂质越来越高，这个方法现在还没有大面积的推广，目前广东有一个光华科技他们有几万吨的产能。
另外一个是氯化铁法。现在钢铁厂为了防止钢板生锈，用锂盐去洗涤，这样会产生大量的废水，我十几年前去上海宝钢和北京首钢调研，了解到他们一年有几十万吨、上百万吨，他们用这个做氧化铁红，现在可以用这个氯化铁来生产磷酸铁。
磷酸铁的工艺路线基本上就是这样一些路线，有氨法和钠法。
后面再简单介绍一下磷酸铁锂产业化的进展。磷酸铁锂大家都很熟悉了，早期主要是国外在做这个事情。后来台湾也做过一些工作，中国应该是把它发扬光大做得最好。特别是比亚迪和宁德时代，他们推出了新型的电池，比如C2P、C2C。
再讲一下竞争力的问题，现在有磷化工的企业，应该说他们相对来讲成本有优势。
未来的趋势，我们要发展高能量密度的磷酸铁锂，还有高倍率、低温性能要改善。再就是装备大型化，现在磷酸铁锂的产能受限，一个炉子、一套装备的产能大概是5000吨。
我的分享到此结束，谢谢各位。
