1：磷酸鐵锂材料興起史

磷酸鐵锂(分子式LiFePO4,又稱磷酸锂鐵、磷酸亞鐵锂)是一種锂離子電池用的正極材料特點是不含鑽鎳等貴重元素，原料價格低，且磷鉀、鐵在地殼中資源含量豐富可以滿足年産百萬噸級以上的市場需求。作為正極材料磷酸鐵锂工作電壓适中(3.2V)比容量高(170mA·h/g)、放電功率大可快速充電且循環壽命長,在高溫與高熱環境下的穩定性好。

磷酸鐵锂晶體為橄榄石結構分類中的一種，在礦物學中的名稱為triphylite，是從希臘字的tri以及fylon兩個字根而來。在礦石中的顔色可為灰色、紅麻灰色、棕色或黑色實際産品為黑色或灰黑色。某些天然礦物材料中即含有磷酸鐵鉀,隻是品位較低達不到實際應用的程度。磷酸鐵鉀屬于複合磷酸鹽類通用化學式應該是LiMPO其中的M可以是任何二價金屬包括Fe、Co、Mn、Ti等。由于最早将LiMPO商業化的公司所制造的材料是磷酸鐵锂，因此大家就習慣地把磷酸鐵锂當成唯一的磷酸複合鹽類正極材料。然而，就橄榄石結構的化合物而言。可以用在锂離子電池的正極材料并非隻有磷酸鐵锂一種。據目前所知,還有 LiMnPO4、LiMnFePO4、LiVPO4、LiCoPO等多種材料。

磷酸鐵锂材料的來源可以追溯到1996年當時日本的電信電話株式會社(NTT)首次發現了橄榄石結構的AMPO(A為堿金屬M為CoFe兩者之組合 LiFeCoPO)可以用作锂離子電池正極材料，但随後被美國方面指控是竊取美國技術。1997年美國得克薩斯州立大學Goodenough課題組的Padhi在研究具有框架結構的材料(frameworkcompounds)當中,發現了磷酸鐵鉀材料具有可逆性地嵌人脫出锂離子(Li )的特性。1997年4月23日,美國得克薩斯州立大學申請了顆目為“可充電锂二次電池正極材料”的專利(WO1997040541)，标志着對酸鐵锂材料專利壟斷的開始。

美國與日本不約而同地發表橄榄石結構磷酸鹽(LiMPO4)正極材料，使得該材料受到了極大的重視引起廣泛的研究産業化進程得到迅速的發展。與傳統的锂離子二次電池正極材料尖晶石結構的錳酸锂(Li2MnO4)和層狀結構的鑽酸锂(LiCoO2)相比，LiMPO4的原料來源更廣泛、價格更低廉且無環境污染。特别是安全性得到了大幅度改善引起了研究者和産業界的極大興趣。

根據近年來的研究成果，磷酸鐵锂材料具有結晶完整的橄榄石結構,其中的锂離子擴散通道不同于傳統的正極材料。傳統正極材料具有層狀結構或尖晶石結構,锂離子可以在層間或較大的通道内快速移動，從而使材料具有良好的放電性能。而磷酸鐵锂材料的锂離子擴散通道是一維的，即晶體中隻有供锂離子擴散的“孔道”所以锂離子運動速度較慢,擴散距離較短。特别是在大倍率放電情況下，内部的锂離子來不及遷出電化學極化就會很大。

2000年,加拿大國家公共事業魁北克水力公司(Hydro-QuebecH-Q)首先申報了導電材料包覆磷酸鐵锂的專利包括利用碳包覆磷酸鐵锂材料，才使得磷酸鐵锂具有較高的比容量，且循環壽命延長到2000次以上。從此啟動了磷酸鐵锂用于正極材料的産業化進程。

2：磷酸鐵锂發展的曲折發展路線

（1）初始階段

2009年，我國正式啟動了“十城千輛節能與新能源汽車示範推廣應用工程”，通過補貼的形式進行每年10座城，1000輛新能源車的政策推動，也就此開啟了新能源汽車的發展元年。

由于初期新能源汽車的補貼更多偏向于商用車，所以2009年到2016年這段時間，磷酸鐵锂電池由于相對于三元電池，有着成本低、安全性高、循環壽命長的優點，所以産量、裝車量方面占據都超55%以（MISSING）上的份額，可以說磷酸鐵锂電池是我國新能源汽車動力電池的首選，同樣這也是磷酸鐵锂電池較為輝煌的7年。

　　　但過去的一年多，磷酸鐵锂卻吹響了反攻的号角。從去年年初以來，磷酸鐵锂電池的裝機占比從38.3%開始一路追趕三元電池，到今年6月份，磷酸鐵锂的裝機量實現反超，至今已連續5個月超過三元的裝機量。

　　複盤今年磷酸鐵锂電池的戰績，可以說相當亮眼，1-10月份，磷酸鐵锂電池的裝機量達到53.2GWh，同比增長316.4%，占到總裝車量的49.5%，如今磷酸鐵锂已經形成了與三元電池平分天下之勢。從産量角度看，磷酸鐵锂電池更是早已高過三元電池。

（2）補貼階段

轉折點在2017年，随着新能源汽車的逐漸發展，新能源汽車補貼按照能量密度進行差異化補貼，能量密度高于120wh/kg的按照1.1倍補貼，所以續航能力成為了主要的考量目标。補貼政策的重心也從最開始的商用車轉為乘用車，三元電池憑借高能量密度反客為主，逐漸取代磷酸鐵锂成為行業主流，占比快速提升到67%，似乎正極材料之争彼時已經蓋棺定論了。

2017年國家的補貼政策要求配套了高能量密度的動力電池的汽車才能獲得較高的補貼，這也使得各大動力電池廠商全面轉向雖然安全性能略差，但是能量密度方面優勢極大的三元锂電池，磷酸鐵锂電池的市場份額也因此一度跌到30%！以（MISSING）下。尤其是在2019年，補貼退坡前的最後一年，磷酸鐵锂電池的裝機量增速甚至轉負（-10%！）（MISSING）。2017年到2020年這4年是三元锂電池全方位超越磷酸鐵锂電池的階段，各大電池廠商除了比亞迪基本上在大力發展三元锂電池。

（3）市場階段

2020年以來，由于國家的新能源汽車補貼大幅度退坡，并将在2022年結束後實現全面退出，這也使得車企不在受限于補貼因素，而是完全轉為市場化競争，能夠更全面的去思考動力電池的選擇。磷酸鐵锂電池相較三元锂電池在成本上有不小的優勢，尤其是在新能源汽車補貼全面退坡後，這種優勢就更加明顯，兩者在锂資源的使用上上并無區别，但是三元锂電池要使用價格高昂的鎳、钴，而磷酸鐵锂電池則使用價格較低的磷，2020年中下旬開始，終端的需求逐漸增加，鎳钴锂的價格也随之出現上揚，其中锂除外，鎳钴與磷的價差愈發明顯，使得車企和電池廠商也逐漸将目光轉向磷酸鐵锂電池。

2020年以後不僅出現了宏光Mini EV這樣的現象級産品，此前主打三元锂電池的特斯拉7月上線的Model Y标準續航版、小鵬P7後驅标準續航車型和G3i車型等在降價的同時都采用了磷酸鐵锂電池；電池廠商方面，動力電池巨頭LG新能源，韓國SKI的子公司SK On，都在考慮進軍磷酸鐵锂電池業務，此前不管是LG新能源還是SK On都是主要制造三元、四元锂電池等産品，并未研究磷酸鐵锂電池，這兩家公司的整體市場占比在全球排名都是TOP5，韓國市場排名TOP3。至此，全球前五（甯德時代、LG新能源、松下、比亞迪、SKI）的動力電池企業中，僅松下未宣布進軍磷酸鐵锂電池。

3：當前市場狀況

1）特斯拉2021年10月已宣布，随着關鍵材料的價格飙升，該公司将在全球範圍内轉向更便宜的磷酸鐵锂電池。

2）最早還是比亞迪的王傳福堅定的認為磷酸鐵锂才是唯一的出路。

比亞迪的刀片電池就用的磷酸鐵锂電池，而且解決了磷酸鐵锂續航不足的弊端。比亞迪給電芯上使用了又細又長的刀片，通過陣列的方式排布在一起，由于單體電池很像刀片一樣，插入到電池包，所以才會被成為刀片電池，因為減少了冗餘的模組，刀片電池實現了更高的體積利用率，使得能量密度大幅度提升超過50%，不僅在續航上超過了傳統的三元锂電，甚至比肩了811三元锂。

3）而今年2022年3月開始，美國電動汽車制造商Rivian在一封緻股東信中表示，計劃在其全系電動汽車中全面采用新型電池，包括為标準車型使用磷酸鐵锂（LFP）化學電池，以及為續航更長的車型使用高鎳化學電池。現在，Rivian也計劃全面使用磷酸鐵锂電池，這也是對特斯拉勁敵的一種跟随吧。

4）不但是特斯拉和比亞迪還有Rivian，就連以三元锂起家的甯德時代也看好磷酸鐵锂，甯德時代CTP等技術的創新就很好的說明了這一點。根據甯德時代提供的數據，其CTP電池包的體積利用率已經提升了15%-20%，整體能量密度大幅提高；比亞迪刀片電池體積能量密度提升高達50%，在同樣的電池組尺寸之内可以裝入更多電芯，續航裡程已經幾乎可以比肩三元電池。

5）大衆汽車在其今年3月舉辦的“Power Day”上透露，磷酸鐵锂電池會是未來其平台車型的主要電池路線之一。雷諾為了推進2023年量産全電動雷諾5的計劃，正在考慮使用磷酸鐵锂電池。

6）2020年3月與比亞迪成立合資公司的豐田汽車，将雙方電池業務的合作鎖定“刀片電池”，戴姆勒也有意使用比亞迪的“刀片電池”。

7）現代汽車今年上半年已着手研發搭載磷酸鐵锂電池的電動汽車，并将在中國以外的地區推出。計劃将于2024年推出電動車的科技巨頭蘋果公司，據稱也将使用磷酸鐵锂電池。

8）有了特斯拉的牽引，比亞迪和甯德時代的技術突破，國内新能源車企也紛紛對動力電池路線進行重新審視，不少車企更是跟進使用磷酸鐵锂電池。比如小鵬P7和G3i，五菱宏光MINI EV，上汽榮威Ei5，江淮iEV7 L，北汽新能源EU5，奇瑞大螞蟻和小螞蟻車型，等等，都已經搭載磷酸鐵锂電池。

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