中國粉體網(wǎng)訊 磷酸鐵鋰具有較高的電勢(3.45V vs.Li/Li+)，磷酸鐵鋰正極材料的理論比容量為169mAh/g，由于其環(huán)境友好，原材料來源豐富，安全性好，循環(huán)性能好等特點，被認(rèn)為是用于動力型鋰離子電池的最有希望的正極材料之一。作為鋰離子電池正極材料，磷酸鐵鋰優(yōu)點和缺點都很突出，從材料誕生之日起，其制備和后處理技術(shù)乃至發(fā)明人都引起了世界各國的知識產(chǎn)權(quán)糾紛。
最早報道使用磷酸鐵鋰材料作為電池正極以及鋰離子可逆性逸出現(xiàn)象的是美國德克薩斯大學(xué)的約翰·古丁福（John Goodenough）教授，其美國專利5910382提出申請的日期是在1997年，申請獲批準(zhǔn)的時間是1999年；通過部分連續(xù)案（Continuation in Part），在2003年又得到了美國專利6514640。德克薩斯大學(xué)曾經(jīng)雄心勃勃地宣稱，通過這兩項專利以及后續(xù)的數(shù)10項相關(guān)專利，其對所有磷酸鐵鋰正極電池?fù)碛兄R產(chǎn)權(quán)。
然而，日本電信公司（NTT）卻提出，他們在此前已經(jīng)報道了橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰離子正極材料，專利權(quán)應(yīng)當(dāng)屬于他們。不過，兩者之間的爭斗最后出現(xiàn)了戲劇性的結(jié)局：由于日本電信公司的工程師涉嫌竊取德克薩斯大學(xué)的商業(yè)秘密，因此被迫將擁有的所有磷酸鐵鋰電池專利授權(quán)給后者，并支付3000萬美元來達(dá)成和解。
可是，至此故事還遠(yuǎn)沒有結(jié)束，德克薩斯大學(xué)遇到了更多的挑戰(zhàn)：鋰離子在晶格中靈活的位置使得其他研究者能夠用別的離子來部分取代磷酸鐵鋰材料中的鋰離子，制造出因化學(xué)式有所不同而晶體結(jié)構(gòu)也有所不同的正極材料。較早的挑戰(zhàn)來自近年來相當(dāng)有名的A123公司。
A123的華裔創(chuàng)始人蔣業(yè)明（Yet-Ming Chiang）曾經(jīng)是麻省理工學(xué)院的科研人員。他提出使用Li1-XFePO4材料，在晶格中留下“空洞”，促進(jìn)鋰離子的遷移和材料的導(dǎo)電性能；后來他又提出用其它材料取代部分鐵的觀點。位于麻省的美國聯(lián)邦地區(qū)法院在2006年4月判決，這些變種的材料并不侵犯德克薩斯大學(xué)的5910382專利和6514640專利。
繼A123公司之后，其他廠家如Valence和臺灣地區(qū)的Aleees等也先后推出了自己基于磷酸鐵鋰的改進(jìn)材料，包括用不同的堿金屬離子替代鋰離子，不同的過渡金屬離子替代鐵離子，得到各種新的晶胞參數(shù)等。在電極原理方面的專利斗爭暫時“退潮”后，技術(shù)方面的專利之爭成為新的焦點。
磷酸鐵鋰電池技術(shù)的專利申請主要集中在以下幾個方面：(1)磷酸鐵鋰材料的改進(jìn)，通過包覆碳、摻雜金屬元素等方式改進(jìn)材料的性能；(2)磷酸鐵鋰材料的制備工藝，如：固相法、液相合成法等；(3)磷酸鐵鋰材料的應(yīng)用，如正極配方、電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化、在不同動力裝置中的應(yīng)用等；(4)磷酸鐵鋰電池的充放電管理，主要涉及化成方法。
中國是全球磷酸鐵鋰主要的專利布局和產(chǎn)能供應(yīng)國家，重要專利權(quán)人包括合肥國軒高科動力能源有限公司、比亞迪股份有限公司、中南大學(xué)、清華大學(xué)等，其他專利權(quán)人包括韓國LG集團、三星集團，日本索尼公司、松下公司等。
磷酸鐵鋰的電池、包碳兩項基礎(chǔ)專利分別于1997年、2000年申請，其制備方法以高溫固相、水熱合成、噴霧熱解為主，近年來出現(xiàn)了模板法、乳化干燥法、機械化學(xué)法等新興方法，目前研究方向集中在磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能改善方面，包括結(jié)合采用摻雜、包覆工藝，或通過納米化合成出性能優(yōu)異的磷酸鐵鋰材料。
中日韓鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、各國產(chǎn)業(yè)政策的變化及三元材料的商業(yè)化的同時，磷酸鐵鋰材料也經(jīng)歷了曲折的成長之路。
隨著我國新能源汽車補貼政策的變化、磷酸鐵鋰材料和電池技術(shù)的進(jìn)步和儲能電池的興起，磷酸鐵鋰材料已迎來了新的春天。為了解行業(yè)最新動態(tài)，中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺將于4月20日在線上舉辦“磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會”，屆時將邀請來自華南師范大學(xué)的舒東教授作《磷酸鐵鋰材料的曲折成長之路》報告。報告人將結(jié)合磷酸鐵鋰材料的本征性質(zhì)講述材料發(fā)展的知識產(chǎn)權(quán)糾紛和曲折歷程，并展望其發(fā)展前景。
個人簡歷：
舒東，華南師范大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，廣東省新能源材料與器件專業(yè)實驗教學(xué)示范中心主任，材料科學(xué)與工程碩士點專業(yè)負(fù)責(zé)人。長期從事化學(xué)電源包括鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、鉛酸電池及其相關(guān)電池材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。廣東省材料研究學(xué)會理事暨能源與生態(tài)環(huán)境材料及其應(yīng)用專業(yè)委員會委員，《功能材料》編輯委員會委員，中國儀表功能材料學(xué)會“儲能與動力電源及其材料專業(yè)委員會”委員，中國化學(xué)會高級會員、中國物理與化學(xué)電源協(xié)會、中國材料學(xué)會、中國化工學(xué)會化工新材料委員會會員。
參考資料：
科技日報：磷酸鐵鋰電池及其專利之爭
趙展一，鐘永恒等.全球鋰產(chǎn)業(yè)專利布局及發(fā)展對策研究
焦延峰，余碧濤等.從專利角度分析磷酸鐵鋰技術(shù)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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