磷酸铁锂电池原料物化参数超全总结
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导读:磷酸铁锂电池因其原材料来源广泛、倍率性能好、安全性能优等优点,在各领域应用广泛,其友好的电性能来源于各个原材料物化参数的严密监控:
一、正极——磷酸铁锂磷酸铁锂(LiFePO4)为橄榄石型结构,作为正极材料应用于锂电池中。理论容量为170mAh/g,实际容量130-145mAh/g 。具有价格低廉、电化学性能好、对环境友好无污染等优点。
二、负极——人造石墨人造石墨是常用的锂离子电池负极材料,其晶体有碳原子组成的六角网状平面规格堆砌而成,具有层状结构。
石墨导电性好,结晶度高,锂离子嵌入石墨层厚,形成嵌锂化合LixC6。充放电时,锂在石墨中的脱嵌反应:
C6 + xLi++xe-=LixC6
三、电解液
电解液是电池重要的组成部分,在电池正负极之间起着传导离子的作用,是连接正负极材料的桥梁。
四、隔膜
隔膜是电芯的关键内层结构之一,主要作用是:使电池正负极分隔,防止两极接触短路;具有离子通过的功能;电池过热,通过闭孔功能阻隔电池中电流传导。
隔膜主要生产原料为聚乙烯PE、聚丙烯PP,目前生产工艺有干法和湿法,具体产品对比如下表:
五、导电剂
导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能,在极片制作时通常加入一定量的导电物质,从而提高电极的充放电效率。
六、粘结剂
一个完整锂离子电池的原材料配比,必须包括活性物质材料、导电剂、粘结剂、溶剂以及添加剂等部分组成,而粘结剂在其中起到了将活性物质与箔材、活性物质与活性物质之间、活性物质与导电剂之间粘结起来的作用,虽然用量很少,但其作用不可替代。
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一文读懂磷酸铁锂
提笔之前老韭菜今天没想好写什么,今天大盘气势如虹,创出了阶段性的高点,很多新能源相关的票已经创出了历史新高,显然,这波趋势里最强的还是新能源,上游的锂矿,中游配套的材料、零部件,下游的整车,都在不同程度上涨,小康、长安打出了历史新高。主线已经很明显了,但是这个位置老韭菜不建议去追新高的票,一来风险太高,风险和收益不对等;二来可以找相对低位的票潜伏,新能源是个很大的市场,风、光、锂电等,挖掘潜力票可能赔率更高。
今天和大家聊一下磷酸铁锂,主要是原材料构成、生产工艺、市场情况等,这也是老韭菜整理的一些材料,可以让大家更为深入的了解磷酸铁锂。有空可以看看,可能比盯着K线猜明天涨跌有意思点。
一、磷酸铁锂主要成本构成概况
磷酸铁锂电池与其他锂离子电池相比,因具有成本低廉、安全性好、寿命长等优点,被越来越广泛的使用,特别是随着宁德时代CTP技术和比亚迪的刀片电池技术的出现,磷酸铁锂在动力电池领域也势如破竹。工业制备磷酸铁锂工艺方法绝大多数为固相法,仅德方纳米采用液相法工艺。固相法采用机械研磨的方式将原料混合、反应,再经过煅烧是实现碳包覆。而各企业根据自身的资源禀赋、市场情况的差异,会选用不同的原材料作为磷、铁源。
磷酸铁价格、成本齐升,行业利润向上游资源端转移,行业的发展前期是拼技术,后期是拼价格,而拼价格需要的是一体化的链条。一体化成本为王,原材料铁源或磷源自给自足的磷酸铁生产企业具有成本优势;磷酸铁锂产业源头即是磷矿石、铁矿和锂矿,其中磷矿基本都掌握在磷化工企业手中,电池材料厂商无论是购买磷矿石还是磷酸,都绕不过磷化工企业。
二、磷酸铁锂不同成分来源
磷酸铁锂主要原料为磷、铁、锂,而磷和锂又是最为关键的部分。
铁源: 钛白粉企业切入磷酸铁锂业务具有铁源优势,钛白粉企业铁源零成本,且享有协同效应。硫酸法钛白粉企业副产物硫酸亚铁是磷酸铁锂生产原料中的铁源。单吨钛白粉生产约能产生近3吨硫酸亚铁,大量硫酸亚铁固废处理困难,堆放处理造成环境污染问题,且浪费资源。硫酸亚铁固废经过前处理后,可用于生产电池级磷酸铁,进而生产磷酸铁锂电池材料,提高了资源利用率,降低了磷酸铁锂生产的原料成本,协同效应显著。
亚铁路线所使用的的铁源为七水硫酸亚铁,主要来源为硫酸法钛白粉副产物,目前占磷酸铁成本6%-7%。这也是众多钛白粉企业规划进军磷酸铁锂行业的主要动力,可以利用免费的铁源去生产磷酸铁。大家看一下中核钛白的制备流程,有个直观的感受。
磷源: 磷化工企业切入磷酸铁锂行业具有成本优势,相比铁源自给的钛白粉企业成本优势更大,磷酸铁锂大幅提高了磷资源附加值,能够带来农肥10倍以上的收益,磷化工企业具有磷资源和技术积累。电池用高纯磷酸或工业级磷酸一铵 是磷酸铁锂生产中的重要磷源材料,传统磷化工企业具有磷资源优势和技术优势。
为了解决铁源的问题,现在部分磷化工企业也在布局以铁粉或者氧化铁为铁源的磷酸铁工艺,虽然铁源成本较硫酸亚铁更高,但可以解决亚铁需要净化的问题,由于磷酸铁成本构成中,磷源占比远高于铁源,而钛白粉企业基本都不掌握磷矿资源,因此从成本角度考虑我们认为一体化的磷化工企业在成本上较钛白粉企业将始终占据一定优势。
锂源: 从价值量来看,碳酸锂占据了目前磷酸铁锂的大头,并且也是目前产业链卡脖子的核心环节。未来趋势下更有可能的方式是磷化工企业依托自有的优质磷源与盐湖锂资源企业深度合作,采用磷系沉锂剂生产电池级磷酸锂,进而实现磷锂一体化发展,从而实现磷酸铁锂成本的最优化。
磷化工有越来越高的环保门槛,磷石膏,磷酸生产过程中产生的固体废弃物,每生产1吨磷酸,就会产生4.5至5吨磷石膏,其大量堆放,破坏生态环境,还造成土地资源浪费 。这就是门槛之一,那些伪扩产,大多数连磷石膏都没办法处理的。
磷酸铁锂市场始终需要磷矿石,就算未来产能过剩,磷酸铁锂未来也属于一体化相关企业的,有磷矿,有化工配套,有净化磷酸指标,还有磷石膏处理能力;另一个是磷化工相伴生的氟化工,这个技术壁垒更高。在我国磷矿储量大但富矿少开采使用难度较大,同时下游化肥、农药需求稳定增长,事关粮食安全。磷酸铁锂的爆发让磷化工巨头终于找到了方向,在磷酸铁锂竞争赛道上,磷化工企业把控上游,有着极大的成本竞争优势。
链条与链条的竞争,相互绑定也是竞争的一环;只有龙头绑定的企业才是未来的龙头,特别像宁德时代绑定湖北宜化,华友钴业绑定兴发集团;亿纬锂能绑定云天化,这样的组合才能真实的扩产和认证。天下熙熙皆为利来,这也是近来磷化工企业、钛白粉企业纷纷跑步进场,宣布一个又一个磷酸铁锂投资大计划的背后动机。
磷酸铁锂最重要的两种元素是锂和磷,锂资源大家都缺,剩下的就看磷资源了。大家的成本很不一样,磷系公司成本优势最大,钛白粉类的次之,老玩家最惨 ,但老玩家里面德方纳米所用液相法以及其硝酸铁为自制,成本较低,应该能干的过钛白粉类公司的成本优势,富临精工的生产工艺也没有用到磷酸铁,也有一定的成本优势。
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