中國(guó)粉體網(wǎng)訊 磷酸鐵鋰具有較高的電勢(shì)(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(lái)源豐富，安全性好，循環(huán)性能好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是用于動(dòng)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(diǎn)和缺點(diǎn)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(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛。
最早報(bào)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(guó)德克薩斯大學(xué)的約翰·古丁福（John Goodenough）教授，其美國(guó)專利5910382提出申請(qǐng)的日期是在1997年，申請(qǐng)獲批準(zhǔn)的時(shí)間是1999年；通過(guò)部分連續(xù)案（Continuation in Part），在2003年又得到了美國(guó)專利6514640。德克薩斯大學(xué)曾經(jīng)雄心勃勃地宣稱，通過(guò)這兩項(xiàng)專利以及后續(xù)的數(shù)10項(xiàng)相關(guān)專利，其對(duì)所有磷酸鐵鋰正極電池?fù)碛兄R(shí)產(chǎn)權(quán)。
然而，日本電信公司（NTT）卻提出，他們?cè)诖饲耙呀?jīng)報(bào)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(guò)，兩者之間的爭(zhēng)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(wàn)美元來(lái)達(dá)成和解。
可是，至此故事還遠(yuǎn)沒(méi)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(lái)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(lái)自近年來(lái)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(lái)他又提出用其它材料取代部分鐵的觀點(diǎn)。位于麻省的美國(guó)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(tái)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(guò)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(zhēng)暫時(shí)“退潮”后，技術(shù)方面的專利之爭(zhēng)成為新的焦點(diǎn)。
磷酸鐵鋰電池技術(shù)的專利申請(qǐng)主要集中在以下幾個(gè)方面：(1)磷酸鐵鋰材料的改進(jìn)，通過(guò)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(dòng)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(guó)是全球磷酸鐵鋰主要的專利布局和產(chǎn)能供應(yīng)國(guó)家，重要專利權(quán)人包括合肥國(guó)軒高科動(dòng)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(guó)LG集團(tuán)、三星集團(tuán)，日本索尼公司、松下公司等。
磷酸鐵鋰的電池、包碳兩項(xiàng)基礎(chǔ)專利分別于1997年、2000年申請(qǐng)，其制備方法以高溫固相、水熱合成、噴霧熱解為主，近年來(lái)出現(xiàn)了模板法、乳化干燥法、機(jī)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(guò)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(guó)產(chǎn)業(yè)政策的變化及三元材料的商業(yè)化的同時(shí)，磷酸鐵鋰材料也經(jīng)歷了曲折的成長(zhǎng)之路。
隨著我國(guó)新能源汽車補(bǔ)貼政策的變化、磷酸鐵鋰材料和電池技術(shù)的進(jìn)步和儲(chǔ)能電池的興起，磷酸鐵鋰材料已迎來(lái)了新的春天。為了解行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)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(huì)”，屆時(shí)將邀請(qǐng)來(lái)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(zhǎng)之路》報(bào)告。報(bào)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(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛和曲折歷程，并展望其發(fā)展前景。
個(gè)人簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任，材料科學(xué)與工程碩士點(diǎn)專業(yè)負(fù)責(zé)人。長(zhǎng)期從事化學(xué)電源包括鋰離子電池、超級(jí)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(huì)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(huì)委員，《功能材料》編輯委員會(huì)委員，中國(guó)儀表功能材料學(xué)會(huì)“儲(chǔ)能與動(dòng)力電源及其材料專業(yè)委員會(huì)”委員，中國(guó)化學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)物理與化學(xué)電源協(xié)會(huì)、中國(guó)材料學(xué)會(huì)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)化工新材料委員會(huì)會(huì)員。
參考資料：
科技日?qǐng)?bào)：磷酸鐵鋰電池及其專利之爭(zhēng)
趙展一，鐘永恒等.全球鋰產(chǎn)業(yè)專利布局及發(fā)展對(duì)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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