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磷酸铁锂正极材料项目节能减排分析

摘要：改革后，在我国高速发展下，带动了科学技术水平的进步，并被广泛
应用到各个行业领域，以助力磷酸铁锂正极材料项目节能减排为目的。基于咨询
案例从项目选址、工艺方案比选、主要用能工序分析、主要用能设备等方面分析
了磷酸铁锂项目节能减排路径。分析表明:磷酸铁锂正极材料项目节能减排，需
统筹成本及自身应用场景，选用先进生产工艺路线，在项目实施全生命周期中全

面贯彻节能减排理念，助力“双碳”目标。

关键词：磷酸铁锂;正极材料;节能减排

引言

锂离子电池（LIBs）由于具有高能量密度、高库伦效率、较长的使用寿命、
无记忆效应、低自放电特性和不同电极设计的化学势，在消费电子产品、电动汽

车、航空航天等领域得到了广泛的应用。

1磷酸铁锂电池市场前景

正极材料在锂电池材料成本中占比最高，直接影响电池的性能与整体成本。

磷酸铁锂（LFP）具有优异的循环寿命、成本低、安全、绿色环保等优势，优先
在动力电池正极材料领域推广应用，但由于其能量密度低、振实密度不高，其产

销量曾一度低于三元电池，直到比亚迪刀片电池的成功研制，极大改善了LFP电
池的性能，这也使得LFP电池和三元电池的竞争格局再次反转，我国LFP产量也
在2021年5月再次超越三元材料。随着新能源汽车的性价比优势愈发显现，新
能源汽车行业前景不可估量，其市场需求将会持续火热。根据国务院发布的《新
能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，到2025年新能源汽车新车年销量占
比将达到汽车新车全年总销量的20%左右。除动力电池外，储能电池市场也在
2022年飞速扩展，特别继欧洲能源危机后，全球各地均在加速分布式风电、光伏
的发展，据全球风能理事会市场信息平台预计，2021-2026年全球风能将新增

557GW装机量，年均新增装机量不低于110GW；2021年全球光伏累计装机容量已
超过640GW，年均复合增长率达35.16%。未来以风电、光伏发电为主要形式的非
化石能源将逐渐占据电力系统的主体地位，绿色电力的发展必然需要储能电池材

料的支持。而LFP电池具有的优点，非常适用于绿色电力行业的大规模电力储存、

发电站发电安全并网、电网调峰、分布式电站、应急电源系统等领域。

2工艺及技术方案比选

磷酸铁锂生产工艺决定了项目能耗和节能减排的方向。各生产企业结合建设
运营成本，综合考量市场和项目实施单位实际情况，选用适合自身条件的先进生
产工艺技术方案，有利于节能减排和企业发展。在固相法生产工艺案例方面，本
司合作企业天原锂电新材有限公司同科研院所合作进行技术创新，选用改进的磷
酸铁+固相法生产工艺，该工艺具有成熟可控、产品性能优良、正极材料克容量
和压实密度优异等优点的同时，对磷酸铁锂细混工序进行技术升级，使其固含量
由目前35%提高至50%，使得后续干燥、烧结阶段停留时间减少，用能可降低约
30%;本司合作企业协鑫锂电独家创新固相法一步合成，去掉了前驱体磷酸铁合成、
提纯、洗涤、压滤闪蒸干燥等工序，工艺更简化，原料更便宜，单体产能更大，
自动化程度更高，该合成工艺中无液体原料，工艺研磨时间缩短，大大降低能耗
成本。在液相法生产工艺案例方面，我司合作企业厦钨新能源采用自主创新的液
相法生产工艺，做成电池后低温性、倍率性等性能更加优异，该技术路线制备所
得的产品的电化学性能指标达到国内行业先进水平且产生少量废水、废气和废渣，
环保程度高，降低了能耗和成本。在磷酸铁锂赛道上，若企业能够在锂源/铁源/
碳源/磷源上把握关键资源、自主研发，掌握成熟、安全可靠的工业化工艺路线，
生产出比主流磷酸铁锂性能更加优异的磷酸铁锂材料，对比现在主流工艺路线，

在成本、能耗、安全性、规模化上更具优势，更符合节能减排理念。

3废旧负极石墨回收技术

近几年由于锂电池的广泛应用，石墨负极的需求量也随之增长，美国及部分
欧洲国家已将其认定为一种关键材料。废旧石墨负极的回收工艺主要有热处理法、
溶剂溶解法和修复改性等。热处理法是将废旧负极材料在高温下将黏合剂挥发或
分解，以恢复了石墨负极的疏水性。再借用浮选工艺实现铜粉和石墨粉末的分离。
该法可高效去除黏结剂，但高温条件下易生成有毒气体，且需要高温处理，存在
经济与环保问题。溶剂溶解法常用乙醇、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯等有机溶
剂，利用其与黏合剂间的相互作用力，减弱石墨与有机黏结剂的黏结，将石墨从
铜箔上脱除的方法。该法可以在不破坏负极材料结构的前提下，实现石墨与铜箔
的分离，但是该方法仍存在成本较高问题，且部分溶剂有毒，若不进行无害化处
理将对环境以及人类健康造成损害。修复改性通常将废旧石墨负极分离后，使用

浸出、煅烧等手段重新加工成电池材料或其他有较高经济价值的非电池材料。

4有机电极