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磷酸铁行业专题报告 硅石多少钱一吨( 三 )

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磷酸铁路线制备磷酸铁锂将成为主流工艺 。目前市场上主流的磷酸铁锂正极材 料（LFP）生产工艺路线包括四种：水热法工艺路线、草酸亚铁工艺路线、氧 化铁工艺路线和磷酸铁工艺路线 。其中，磷酸铁路线以相较更低的成本、更优 良的性价比而有望成为制备磷酸铁锂的主流工艺 。磷酸铁（FePO4，铁为三价 状态），又名磷酸高铁、正磷酸铁，是一种白色或浅黄色粉末 。磷酸铁中的铁为 三价铁，以二水合物（FePO4 .2H2O）居多 。
磷酸铁是制备磷酸铁锂（LiFePO4，铁为二价状态）的一种重要前驱体，“磷酸铁路线制备磷酸铁锂”由于工艺简单、 原材料利用率高、重复性好、正极材料活性高，生产技术日臻成熟，已逐渐发 展成为主流工艺 。该路线采用无水磷酸铁及碳酸锂作为主要原材料（生产 1 吨 磷酸铁锂一般需要 0.96 吨磷酸铁及 0.24 吨碳酸锂），将磷酸铁前驱体与锂源碳 源等进行充分研磨混合，利用碳热还原法制成磷酸铁锂正极材料 。
磷酸铁前驱 体（包括二水磷酸铁和无水磷酸铁）的化学成份、结构、物理化学性质、反应 活性很大程度上决定了制得的 LFP 的综合性能 。其中，磷铁比是衡量磷酸铁品 质最关键的指标，也是决定磷酸铁锂品质最关键的因素，磷酸铁在磷酸铁锂中 的用料占比接近 1:1 。磷酸铁锂是一种橄榄石结构的聚阴离子磷酸盐，其充放电 反应是在磷酸铁锂和磷酸铁两相间进行的 。磷酸铁锂电池的充放电过程，就是 锂离子的嵌入和脱嵌过程 。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离 子等当量电子的嵌入和脱嵌 。充电时，Li+从 LiFePO4 中脱离出来，Fe2+失去一 个电子变成 Fe3+；放电时，Li+嵌入磷酸铁中变成 LiFePO4 。


两种磷酸铁前驱体主流工艺：“铁块+磷酸”、“硫酸亚铁+磷酸一铵”
工业化生产磷酸铁的方式主要有两种：（1）通过使用净化磷酸（可热法或湿法） 使之与硫酸亚铁反应制备磷酸铁；（2）或通过使用磷酸盐与硫酸亚铁反应制备 磷酸铁，常用磷酸盐主要为磷酸一铵（磷酸二氢铵）和磷酸二铵（磷酸氢二铵），主流磷酸盐为磷酸一铵 。分别归类为“铁块+磷酸”、“硫酸亚铁+磷酸一铵”工艺 。
目前工业上制备电池级磷酸铁的主要方法为沉淀法 。磷酸铁的合成方式分类主 要有：沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、空气氧化法、控制结晶法等 。其中，水 热法因为投料过程不连续、制备受反应釜容器大小限制等缺点而难以工业生产 。溶胶凝胶法的缺点是反应时间较长、在干燥时产物易收缩，也难以工业化生产 。其他方法也因各种缺点而难以实现工业化 。沉淀法制备磷酸铁具有设备要求低、 成本较低等优点，通过控制反应条件可以制得较理想的电池用磷酸铁，易实现 大规模工业化生产，所以目前工业上制备电池级磷酸铁的主要方法为沉淀法 。


此外，亚铁路线的磷酸铁制备过程中需要氨水或氢氧化钠调节 pH 值，按照使 用 pH 值调节剂的不同，也可分为钠法和铵法，前者使用氢氧化钠，后者使用 氨水：（1）铵法是指硫酸亚铁溶液与磷酸反应，经沉淀过滤后再用氨水中和过 量的酸得到磷酸铁 。（2）钠法是指硫酸亚铁用磷酸酸化后与过氧化氢反应，生 成磷酸二氢铁，再用氢氧化钠溶液调节 pH 值为 2 左右，生成磷酸铁 。其中铵 法通过提取滤液和废水中的硫酸铵外售还可以补贴部分后处理成本 。
受益于新能源汽车的快速发展及磷酸铁锂动力电池占比的提升，传统磷酸铁锂 生产企业纷纷扩产，磷化工、钛白粉等生产企业则凭借各自原料资源优势，竞 相布局磷酸铁及磷酸铁锂产业链 。铵法路线的典型企业有天赐材料、湖南雅城，钠法路线代表企业有安达科技、湖南裕能等 。


按照产业属性可将磷酸铁生产企业类型分为四类：
一是磷酸铁锂正极生产企业，纵向布局上游，如德方纳米、湖南裕能、安达科 技、湖北万润、江西升华等；
二是磷化工和钛白粉企业，如新洋丰、川发龙蟒、川金诺、川恒股份、云天化、 云图控股、司尔特、龙佰集团、中核钛白、安纳达等；
三是自购原材料生产销售磷酸铁公司，如合纵科技（湖南雅城）等；
四是为配置协同产业的锂电材料企业，如天赐材料、贝特瑞、当升科技、厦钨 新能等三元正极及电解液企业等 。
磷酸铁加工中包括反应釜运转等一系列制备环节都属于耗电环节 。从过程控制 和工艺优化角度讲，优秀公司可以比同行业使用相同工艺的公司单吨成本便宜 300-1000 元左右 。其中，从成本结构来看，磷源成本占到磷酸铁生产成本的 53% 。磷化工企业拥有磷资源的配套，具有生产磷酸铁的成本优势 。

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