在锂离子电池正极材料中，磷酸铁锂(LFP)相较于其他电池正极材料，具有安全性高、稳定性强、成本低、资源丰富和循环寿命长等优点。近年来LFP技术实现突破性进展，尤其是CTP技术及刀片电池技术使磷酸铁锂的体积能量密度进一步提升，使其保持着繁荣的市场活力，新投资项目也在不断落地建设中。

那么，当前的主流磷酸铁锂合成工艺有哪些呢？以下就由小编来为大家盘点总结一下吧。

目前常用的磷酸铁锂材料合成方法主要可分为固相法和液相法。固相法主要包括高温固相法、碳热还原法和微波热法等；液相法主要包括水热/溶剂热法、溶胶凝胶法、共沉淀法、微乳液干燥法和喷雾热解法。

磷酸铁锂制备方法优缺点

在实际生产中，考虑到产品品质、工艺流程长短、设备及能耗成本等方面，比较成熟的工艺路线根据生产工艺+铁源可以大致分为固相法+磷酸铁、固相法+草酸亚铁、固相法+铁红、液相法+硝酸铁这几种路线。

固相法及液相法可用原材料

1.固相法+磷酸铁工艺（碳热还原法）

碳热还原法（磷酸铁工艺）是目前最成熟也是应用最广的磷酸铁锂生产路线，代表企业为湖南裕能、龙蟠科技、湖北万润、安达科技等。

一般采用三价铁作为铁源，磷酸或磷酸一铵（磷酸二氢铵）等作为磷源，碳酸锂等作为锂源，炭黑作为碳源，有机物如葡萄糖、蔗糖、淀粉等作为辅料，通过将前驱体磷酸铁与有机物、炭黑均匀混合，利用碳源在高温环境下的还原性将三价铁还原成二价铁，同时使热解的碳包覆在磷酸铁锂上起到增强导电性的作用。

磷酸铁工艺

这种方法主要分为磷酸铁前驱体的制备和二次加工两部分，磷酸铁的品质对产品影响较大。典型的磷酸铁制备过程包括硫酸亚铁制备、磷铁反应、PH值调节三个主要步骤。

磷酸铁前驱体制备工艺

2.固相法+草酸亚铁工艺（高温固相法）

高温固相法是LiFePO₄合成中最早出现的一种制备方法，代表企业为江西升华（富临精工）、丰元股份（草酸龙头企业切入磷酸铁锂）。

高温固相法所釆用的锂源通常为碳酸锂、氧氧化锂或醋酸锂，铁源通常釆用草酸亚铁、醋酸亚铁等有机亚铁盐，磷源常采用磷酸二氢铵、磷酸氢二铵。固相法设备简单，操作容易，制备的材料性能稳定，易用于规模生产，但是缺点是热处理温度高，合成周期较长，能耗大；物相不均匀，产物颗粒较大且无具体形貌，颗粒粒径分布范围宽等。

草酸亚铁工艺

3. 固相法+铁红工艺（碳热还原法）

铁红工艺是三氧化二铁为铁源，与磷酸二氢锂(LiH₂PO₄)、碳源经湿法研磨混合，利用碳热还原法制备磷酸铁锂正极材料。磷酸二氢锂由碳酸锂和磷酸一铵制得，因此铁红工艺的磷源为磷酸一铵。

铁红工艺

这种工艺相对小众，相比其他工艺更安全原料价格低，能改善材料的导电性、铁源无毒环保成本更低；有较好的低温和倍率性能，但电池级的铁红要严格控制纯度和粒度分布，对铁源铁红的要求较高。因大多原料品质一般，产品多数应用于中低端储能市场，代表企业有重庆特瑞等。

4.液相法+硝酸铁工艺（自热蒸发液相法）

液相法的主流为水热合成法，制备过程以水作为溶剂，同时在真空或惰性气体下将氢氧化锂、硫酸亚铁、磷酸按照一定的摩尔比例混合，同时在120℃的条件下进行水热反应5小时，得到磷酸铁锂产物。其优点是材料混合均匀，产品一致性好，循环次数高，质量相对更佳；缺点是水热法下由于锂、铁原子的混乱排布，会使得大概7%的铁原子占据锂的位置，使得制备的产品克容量不够高，同时水热法对高温高压的控制条件要求高，生产制备较复杂，成本较高，量产难度大，生产壁垒高。

常规液相法

液相法具有晶型及粒径易于控制、物相均匀、工艺简单等优点，但因其生产条件控制要求高、流程复杂、设备成本高等特点，产业化难度比固相法要更大。

行业头部企业德方纳米自主研发的自热蒸发液相合成法是液相法中的另一制备方法，这也是国内独树一帜的采用液相法量产磷酸铁锂的企业。自热蒸发液相法所需要的锂源为碳酸锂，铁源为硝酸铁、铁块与硝酸（外购浓硝酸和生产回收的稀硝酸进行配置）生产硝酸铁，磷源为磷酸二氢铵。将原料锂源、铁源、磷源和辅料混合后即可自发反应，反应放热后快速蒸发水分而自动停止反应，得到纳米磷酸铁锂的前驱体，而后在烧结过程中加入碳源，进行两次的高温分解，得到非连续的石墨烯包覆磷酸铁锂颗粒。

硝酸铁工艺

这种工艺有如下优势：生产方面，显著降低生产能耗，同时液相法使得各原料混合均匀，对于对低品位原材料兼容性高，可降低原材料成本；性能方面，液相法能够实现原子级混合，且烧结温度低避免材料团聚，产品的粒径更小、分布更均匀，一致性和循环寿命突出。

自热蒸发液相法与固相法工艺特点对比

总结

从工艺流程来看，固相法工艺简单，适合大规模生产，是当前最成熟最主流的路线，竞争激烈，不过还存在物料之间混合不均匀，粒径分布范围广，导致产品一致性差等缺点；自热蒸发液相法的优点是能耗低、产品性能优、批次稳定性好、生产成本低等，但是反应过程条件要求高，生产设备较复杂，量产难度较大，技术门槛高。

从材料要求上看，固相法对原料品质要求较高，前驱体的制备是整个工艺的关键，而液相法对于原材料没有具体物质的要求，只有纯度要求，所以材料对于自热蒸发液相法影响要小于碳热还原法。

两种最主流的工艺路线均具有其性能和成本的综合优势，如何进一步在后段改性及降成本上提升成为后续发展关键。目前磷酸铁锂产业链逐渐迈向大宗化，更加考验企业在供应链管理和工艺创新降本方面的潜力，能够在磷源/铁源/锂源上把握关键资源、掌握创新工艺路线的企业，将拥有长期竞争力。

参考来源：

1.磷酸铁锂制备工艺及研究进展，周文彩、李金洪、姜晓谦（硅酸盐通报）；

2.磷酸铁锂正极材料的制备及性能强化研究进展，张婷、林森、于建国（无机盐工业）；

3.新能源汽车系列之八：持续创新构建壁垒，铁锂开启进阶之路（广发证券）；

4.磷酸铁锂制备工艺介绍&磷酸铁锂生产工艺和产业链等网络文章。

粉体圈小吉

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