На выставке CLNB 2025 (10-я) New Energy Industry Chain Expo - Battery Materials Forum, организованной компанией SMM Information & Technology Co., Ltd., Гуорон Ху, главный ученый компании Sichuan Development Longmang Co., Ltd. и профессор Центрального университета Южного Китая, поделился своими взглядами на тему «Технический прогресс и возможности материалов LFP».
Он заявил, что катодный материал является ключевым материалом для литий-ионных аккумуляторов, определяющим их характеристики и стоимость; LFP стал основным направлением на рынке благодаря своим преимуществам в стоимости и безопасности, с долей рынка более 70%. Благодаря достижениям в области технологий производства литий-ионных аккумуляторов и автомобилестроения, применению LFP-ножевых аккумуляторов, CTP, CTC, CTB, а также внедрению LFP с высокой плотностью уплотнения, энергетическая плотность LFP значительно возросла.
В результате LFP-аккумуляторы начали широко использоваться на рынке электромобилей и на рынке систем хранения энергии (ESS); Маршруты производственных технологий для LFP и фосфата железа сосуществуют в разнообразной форме. В будущем для развития LFP потребуются технологические достижения в области сырья, производственных процессов и ключевого производственного оборудования, чтобы значительно снизить производственные затраты и улучшить характеристики продукции. LFP с высокой плотностью уплотнения, LFP с высокой скоростью заряда-разряда и LFP с низкой стоимостью представляют собой возможности для будущего развития.
1. Рынок применения литий-ионных аккумуляторов и катодных материалов
1.1 Огромный потенциал электрификации
Электрификация транспорта и крупномасштабное хранение возобновляемой энергии имеют огромный потенциал. Продажи новых энергетических автомобилей в Китае: 3,52 млн единиц в 2021 году (уровень проникновения 13%); 9,8 млн единиц в 2023 году (уровень проникновения 31%); август 2024 года (уровень проникновения более 50%) 2024 года: объем продаж составил около 12 млн единиц (данные CAAM), что на 25-30% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.
1.2 LFP-аккумуляторы продолжают оставаться основным направлением
Статистика показывает, что по состоянию на август 2024 года доля установки LFP достигла 74,2%, установив новый рекорд по доле установки.
Трехкомпонентные аккумуляторы и LFP-аккумуляторы, как два технических направления для электромобилей, все больше различаются, при этом доля рынка LFP-аккумуляторов растет, а доля рынка трехкомпонентных аккумуляторов снижается.
1.3 Рынок ESS
По состоянию на конец 2023 года совокупная установленная мощность новых проектов ESS по всей стране достигла 31,39 ГВт/66,87 ГВтч. В 2023 году новая установленная мощность составила 22,6 ГВт/48,7 ГВтч, что на более чем 260% больше по сравнению с концом 2022 года, почти в 10 раз больше установленной мощности на конец 13-й пятилетки и уже превысила целевой показатель установки на 2025 год.
В 2024 году объем поставок элементов ESS по всему миру составил 314,7 ГВтч, что на 60% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.
Индустрия элементов ESS официально вступила в эру «0,35 юаня/Втч», и в будущем может войти в эру 0,15 юаня.
С 2021 года по настоящее время игроки на рынке LFP стали более разнообразными, и с 2024 года начали появляться и традиционные компании по производству трехкомпонентных материалов, такие как Easpring Technology, Hunan Changyuan Lico, Guangdong Brunp и Nantong Reshine. Brunp построит новую мощность по производству LFP объемом 450 000 тонн в год в Ичане, провинция Хубэй.
26 февраля 2024 года Бюро охраны окружающей среды города Ичань провело первое публичное объявление об оценке воздействия на окружающую среду для проекта Brunp по производству нового поколения LFP мощностью 450 000 тонн в год.
Под влиянием низких цен на тендеры во второй половине 2023 года основной плата за обработку LFP в июле 2024 года приблизилась к 15 500 юаням/тонну. В то же время цена на карбонат лития упала более чем на 15 000 юаней/тонну, а сделочная цена на LFP превысила 40 000 юаней/тонну, войдя в диапазон 30 000 юаней/тонну. В октябре-ноябре 2024 года плата за обработку без учета карбоната лития составила около 14 000 юаней/тонну.
Основной диапазон продажных цен:
Первый уровень: Hunan Yuneng, Dynanonic, Fulin Precision Machining
Второй уровень: Anda Technology, Hubei Wanrun, Lopal, Youshan Technology, Rongtong High-Tech
Другие новые участники
С точки зрения платы за обработку, поскольку коэффициент использования производственных мощностей постоянно превышал 50%, компании постепенно сократили коэффициент скидки на карбонат лития, сократили убыточные заказы по низким ценам и попытались получить больше заказов по высоким ценам, что привело к небольшому увеличению общей платы за обработку.
Начиная со второй половины 2024 года будет поставляться большое количество продуктов LFP с высокой плотностью уплотнения. Из-за высоких технологических барьеров эти продукты будут иметь премиальную цену, прибыль на 1000-2000 юаней выше: основные поставки продуктов с высокой плотностью уплотнения используют процесс второго обжига, при этом продукты Yuneng имеют премию в 2000-3000 юаней, а затраты, как ожидается, будут на 1000-2000 юаней выше, что приведет к общей прибыли на 1000-2000 юаней выше.
2. Маршруты производственных технологий для LFP
2.1 Маршрут производства из оксалата железа
Процесс производства из оксалата железа является самым ранним методом производства LFP, изначально использующим оксалат железа, моноаммонийфосфат (MAP) и карбонат лития в качестве сырья, что приводило к выделению большого количества газов CO2, значительным потерям углерода и неоднородному качеству продукции с низкой плотностью отжига. Кроме того, он выделял аммиак, загрязняя окружающую среду.
В настоящее время некоторые компании используют улучшенный процесс, реагируя оксалат железа с дигидрофосфатом лития. Без выделения аммиака этот метод производит LFP с высокой плотностью уплотнения.
В настоящее время только несколько компаний в Китае, таких как Fulin Precision Machining и Hunan Pengbo New Energy, используют этот метод. Стоимость оксалата железа относительно высока, и требуются органические растворители в качестве диспергаторов, что делает общую стоимость высокой. Однако когда цена на карбонат лития была высокой, стоимость оксалата железа мало влияла на общую стоимость. Теперь, когда цена на карбонат лития вернулась к разумным уровням, этот технологический маршрут сталкивается с давлением на затраты. В настоящее время продукты LFP, произведенные по этому технологическому маршруту, могут достигать плотности уплотнения 2,65-2,70, с более высокой продажной ценой по сравнению с обычными продуктами.
В настоящее время отрасль переживает жесткую конкуренцию, при этом компании по производству LFP работают ниже своей мощности, и большинство из них несут убытки, но Fulin Precision Machining продолжает работать на полную мощность и получать прибыль.
2.2 Маршрут производства из красного оксида железа
Ранее американская компания VALENCE и тайваньская компания Changyuan Technology использовали этот технологический маршрут для производства LFP, изначально используя красный оксид железа, MAP и карбонат лития в качестве сырья, что приводило к выделению аммиака, загрязняя окружающую среду. Позже они использовали красный оксид железа и дигидрофосфат лития для производства LFP, преодолев проблему образования аммиака.
Преимущества этого маршрута: более низкая стоимость, хорошие характеристики покрытия во время производства аккумуляторов.
Недостатки: более низкая емкость, риск неполного восстановления трехвалентного железа, ограниченные поставки высококачественного, недорогого красного оксида железа, и по мере того, как стоимость фосфата железа постепенно снижается, преимущество в стоимости красного оксида железа будет уменьшаться.
В настоящее время только несколько компаний в Китае, таких как Chongqing Tery и GCL New Energy, используют этот технологический маршрут.
Говорят, что Chongqing Tery и GCL используют метод второго обжига, улучшая электрохимические характеристики продукта.
В настоящее время, при низкой цене на фосфат железа, преимущество в стоимости процесса производства из красного оксида железа больше не является значительным.
2.3 Маршрут производства из фосфорной кислоты
Hubei Wanrun и BYD были первыми в Китае, которые использовали этот технологический маршрут для производства LFP. Изначально цена на фосфат железа была очень высокой, достигая 38 000 юаней/тонну. С участием фосфорных и титановых химических предприятий цена на фосфат железа значительно снизилась, и этот технологический маршрут стал основным, занимая более 85% доли рынка.
Преимущества этого маршрута: высокая выход продукции, отличные характеристики продукции, чистота и экологичность.
Недостатки: немного более высокая стоимость, необходимость концентрирования и кристаллизации больших объемов сточных вод во время производства фосфата железа.
В настоящее время большинство компаний в Китае, включая Hunan Yuneng, Hubei Wanrun, BYD, CATL, Lopal и Hubei Rongtong, используют этот технологический маршрут.
В настоящее время продукты, произведенные по этому процессу, могут достигать плотности уплотнения 2,6 и емкости 145.
В настоящее время среди компаний, использующих этот процесс, только Hunan Yuneng получает прибыль, в то время как остальные в основном несут убытки.
Недавно цена на сульфат железа возросла, что привело к росту цены на фосфат железа, который был передан вниз по цепочке поставок LFP, увеличившись на 300-500 юаней/тонну.
2.4 Маршрут производства из Fe(NO₃)₃
2.5 Гидротермальный метод
3. Маршруты производственных технологий для фосфата железа
3.3 Метод производства из FeCl₃
Сталелитейные заводы генерируют большое количество сточных вод от промывки стальных листов кислотой, содержащих высокие концентрации FeCl₃. Ранее это использовалось для производства низкоценного красного оксида железа, но теперь его можно использовать для производства высокоценного фосфата железа.
FeCl₃ + H₃PO₄ + 3NH₃ = FePO₄ + 3NH₄Cl
Этот метод производит высокочистый фосфат железа, достигая уровня двухэтапного процесса с использованием сульфата железа за один этап.
4. Анализ затрат на LFP
5. Прибыльность LFP
В первой половине 2024 года общая операционная эффективность отрасли LFP оставалась низкой, и только Hunan Yuneng достигла прибыльности. Однако размер убытков для большинства компаний значительно сократился по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, при этом Wanrun New Energy и Fulin Precision Machining превратили свою валовую маржу из отрицательной в положительную.
В настоящее время отрасль LFP все еще находится в фазе дисбаланса между спросом и предложением. Производственные затраты являются ключевым фактором, влияющим на конкурентоспособность, в основном включая прямые материалы, производственные расходы и затраты на энергию, при этом затраты на карбонат лития являются самой большой составляющей.Таким образом, стабильные цены на карбонат лития являются решающим фактором для финансовых показателей компаний.
Кроме того, на рынке с низкой валовой маржой компании должны постоянно поддерживать преимущества в производственных мощностях, обеспечивать работу на высокой нагрузке и снижать себестоимость производства единицы продукции.
6. Механизм ценообразования на LFP
Текущий механизм ценообразования на LFP в отрасли
Модель тендера BYD:
Стоимость карбоната лития + плата за обработку (включая фосфат железа и другие вспомогательные материалы)
10% скидка на цену карбоната лития + 13 000–16 000 юаней/тонна
75 000 × 0,9 × 0,245 + 16 000 = 32 537 юаней/тонна
75 000 × 0,245 + 14 000 = 32 375 юаней/тонна
В настоящее время при такой цене убытки составляют 2000–5000 юаней/тонна.
7. Возможности развития LFP
7.1 LFP с высокой плотностью уплотнения
Чтобы повысить энергетическую плотность аккумуляторов без изменения объема, необходимо повысить плотность уплотнения катодного листа LFP. Shenhao Plus от CATL использует технологию классификации частиц в катоде для достижения сверхвысокой плотности уплотнения.
LFP с высокой плотностью уплотнения (метод фосфорной кислоты) включает в себя процесс вторичного обжига, требующий более высоких стандартов для подготовки прекурсора и классификации размера частиц.
Процесс вторичного обжига включает два различных этапа обжига при разной температуре и/или в разной атмосфере во время подготовки LFP для оптимизации микроструктуры, повышения кристалличности, плотности, плотности уплотнения и улучшения электрохимических характеристик. Время каждого обжига должно быть точно контролируемо, чтобы обеспечить полную реакцию и уплотнение, избегая при этом чрезмерного обжига, который приводит к росту зерен. Плотность уплотнения LFP может быть повышена с помощью процесса вторичного обжига.
LFP с высокой плотностью уплотнения: в настоящее время основными технологическими маршрутами являются метод фосфатов железа и метод щавелевой соли железа. Преимущества как метода фосфатов железа, так и метода щавелевой соли железа заключаются в их способности достигать более высокой энергетической плотности, при этом метод щавелевой соли железа первым достиг массового производства, в то время как большинство компаний используют метод фосфатов железа.
7.2 LFP с высокой скоростью заряда для низкотемпературного применения
В настоящее время LFP по-прежнему сталкивается с проблемами быстрой зарядки и низкой производительности при низких температурах. SD Lomon разработала LFP с высокой скоростью заряда и наноразмерными частицами, которые могут решить проблемы быстрой зарядки и разрядки при низких температурах.
7.3 LFMP с высокой энергетической плотностью
В 2024 году рынок LFMP в значительной степени контролируют три компании: Hengchuang Nano, Ronbay Skoltech и Dynanonic, в то время как другие компании имеют минимальные поставки, в основном сосредоточенные на поставках образцов.
Хотя объем рынка LFMP остается относительно небольшим, отраслевые инвестиции в него продолжают активно расти.
7.4 Масштабная и интеллектуальная производственная линия LFP
По мере роста производственных мощностей LFP растут требования к масштабности, интеллектуальности и эффективности производственного оборудования.
(1) Масштабная вертикальная пескоструйная мельница
С точки зрения сложности изготовления вертикальные пескоструйные мельницы проще в производстве, поскольку они избегают проблем с уплотнением, что приводит к снижению производственных затрат. Поэтому вертикальные пескоструйные мельницы больше подходят для продуктов с более низкими требованиями, но большими объемами производства.
Вертикальная конструкция шлифовального ротора пескоструйной мельницы также избегает проблем с деформацией шпинделя, характерных для традиционных горизонтальных пескоструйных мельниц. Кроме того, повышенное давление от накопления шлифовального материала открывает потенциал для повышения эффективности шлифования.
(2) Масштабная ротационная печь
Ротационная печь, производимая определенной компанией, имеет печное колено длиной около 40 метров и диаметром около 2 метров. Одно устройство может производить более 10 000 тонн LFP в год. Оборудование специально разработано для непрерывной высокотемпературной обработки LFP с использованием электрически нагреваемой внешней ротационной печи. Оно непрерывно нагревает продукт через секции с контролируемой температурой внутри печи, обеспечивая равномерный нагрев, полную реакцию, стабильное качество продукции, стабильную и надежную работу, простое обслуживание и низкие эксплуатационные затраты.
8. Заключение
1. Катодный материал является основным и ключевым материалом литий-ионных аккумуляторов, определяющим их производительность и стоимость.
2. Благодаря своим преимуществам в стоимости и безопасности LFP стал основным направлением на рынке с долей рынка более 70%.
3. Благодаря достижениям в технологии производства литий-ионных аккумуляторов и технологии автомобилестроения, применению LFP-ножевых аккумуляторов, CTP, CTC, CTB и внедрению LFP с высокой плотностью уплотнения энергетическая плотность LFP значительно возросла. В результате LFP-аккумуляторы начали широко использоваться на рынке электромобилей и рынке систем хранения энергии.
4. Технологические маршруты производства LFP и фосфата железа сосуществуют в разнообразной форме. В будущем для развития LFP потребуются технологические достижения в области сырья, производственных процессов и ключевого производственного оборудования, чтобы значительно снизить производственные затраты и улучшить характеристики продукции. LFP с высокой плотностью уплотнения, LFP с высокой скоростью заряда и LFP с низкой стоимостью представляют собой возможности для будущего развития.
5. LFP с высокой плотностью уплотнения, LFP с высокой скоростью заряда и LFP с низкой стоимостью представляют собой возможности для будущего развития.
