Phấn đấu cho công nghệ tiên tiến: Bên trong tốc độ phát triển của LFP

Tại Triển lãm Chuỗi Công nghiệp Năng lượng Mới - Diễn đàn Vật liệu Pin CLNB 2025 (lần thứ 10) do Công ty TNHH Công nghệ và Thông tin SMM tổ chức, ông Guorong Hu, Trưởng khoa Khoa học của Công ty TNHH Longmang Phát triển Tứ Xuyên và Giáo sư tại Đại học Trung Nam, đã chia sẻ những hiểu biết về chủ đề "Tiến bộ kỹ thuật và cơ hội của vật liệu LFP".

Ông cho biết vật liệu điện cực dương là vật liệu then chốt cho pin lithium-ion, quyết định hiệu suất và chi phí của chúng; LFP đã trở thành dòng sản phẩm chủ đạo trên thị trường do lợi thế về chi phí và an toàn, với thị phần vượt 70%. Do những tiến bộ trong công nghệ sản xuất pin lithium và công nghệ sản xuất ô tô, ứng dụng pin LFP blade, CTP, CTC, CTB và sự ra đời của LFP có mật độ nén cao, mật độ năng lượng của LFP đã tăng lên đáng kể.

Kết quả là, pin LFP đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi trên thị trường xe điện chở khách và thị trường ESS; Các tuyến đường công nghệ sản xuất cho LFP và phosphat sắt tồn tại song song theo cách đa dạng. Trong tương lai, sự phát triển của LFP sẽ đòi hỏi những tiến bộ công nghệ trong nguyên liệu thô, quy trình sản xuất và thiết bị sản xuất chính để giảm đáng kể chi phí sản xuất và cải thiện hiệu suất sản phẩm. LFP có mật độ nén cao, LFP có tốc độ C cao và LFP chi phí thấp đại diện cho các cơ hội phát triển trong tương lai.

1. Thị trường ứng dụng của pin lithium-ion và vật liệu điện cực dương

1.1 Tiềm năng to lớn của điện khí hóa

Việc điện khí hóa giao thông và lưu trữ năng lượng tái tạo quy mô lớn có tiềm năng to lớn. Doanh số bán xe năng lượng mới của Trung Quốc: 3,52 triệu chiếc vào năm 2021 (tỷ lệ thâm nhập thị trường 13%); 9,8 triệu chiếc vào năm 2023 (tỷ lệ thâm nhập thị trường 31%); tháng 8 năm 2024 (tỷ lệ thâm nhập thị trường hơn 50%) 2024: Doanh số: khoảng 12 triệu chiếc (dữ liệu của CAAM), tăng 25%-30% so với cùng kỳ năm ngoái.

1.2 Pin LFP tiếp tục là tuyến đường chủ đạo

Thống kê cho thấy đến tháng 8 năm 2024, thị phần lắp đặt LFP đạt 74,2%, lập kỷ lục mới về thị phần lắp đặt.

Pin NCM và pin LFP, là hai tuyến đường công nghệ cho xe điện, ngày càng khác biệt, với thị phần của pin LFP tăng lên trong khi thị phần của pin NCM giảm.

1.3 Thị trường ESS

Đến cuối năm 2023, tổng công suất lắp đặt của các dự án ESS mới trên toàn quốc đạt 31,39 GW/66,87 GWh. Năm 2023, công suất lắp đặt mới là 22,6 GW/48,7 GWh, tăng hơn 260% so với cuối năm 2022, gần gấp 10 lần công suất lắp đặt vào cuối Kế hoạch 5 năm lần thứ 13 và đã vượt mục tiêu lắp đặt năm 2025.

Năm 2024, quy mô vận chuyển tế bào ESS toàn cầu là 314,7 GWh, tăng 60% so với cùng kỳ năm ngoái.

Ngành công nghiệp tế bào ESS đã chính thức bước vào kỷ nguyên "0,35 nhân dân tệ/Wh" và có thể bước vào kỷ nguyên 0,15 nhân dân tệ trong tương lai.

Từ năm 2021 đến nay, các nhà tham gia thị trường LFP đã trở nên đa dạng hơn, và các công ty vật liệu NCM truyền thống như Easpring Technology, Hunan Changyuan Lico, Guangdong Brunp và Nantong Reshine cũng bắt đầu nổi lên từ năm 2024. Brunp sẽ xây dựng công suất sản xuất LFP mới 450.000 tấn/năm tại Yichang, Hồ Bắc.

Vào ngày 26 tháng 2 năm 2024, Cục Bảo vệ Môi trường Yichang đã tiến hành thông báo công khai đầu tiên về đánh giá tác động môi trường cho dự án LFP thế hệ mới 450.000 tấn/năm của Brunp.

Bị ảnh hưởng bởi giá thầu thấp trong nửa cuối năm 2023, phí xử lý chủ đạo cho LFP vào tháng 7 năm 2024 đã gần 15.500 nhân dân tệ/tấn. Trong khi đó, giá của lithium carbonate giảm hơn 15.000 nhân dân tệ/tấn và giá giao dịch LFP đã vượt 40.000 nhân dân tệ/tấn, bước vào phạm vi 30.000 nhân dân tệ/tấn. Trong tháng 10-11 năm 2024, phí xử lý không bao gồm lithium carbonate là khoảng 14.000 nhân dân tệ/tấn.

Phạm vi giá bán chủ đạo:

Cấp 1: Hunan Yuneng, Dynanonic, Fulin Precision Machining

Cấp 2: Anda Technology, Hubei Wanrun, Lopal, Youshan Technology, Rongtong High-Tech

Những người mới tham gia khác

Từ góc độ phí xử lý, khi tỷ lệ hoạt động liên tục duy trì trên 50%, các công ty dần thu hẹp hệ số chiết khấu cho lithium carbonate, giảm các đơn hàng giá thấp gây lỗ và cố gắng có nhiều đơn hàng giá cao hơn, dẫn đến sự tăng nhẹ trong tổng phí xử lý.

Bắt đầu từ nửa cuối năm 2024, một lượng lớn sản phẩm LFP có mật độ nén cao sẽ được vận chuyển. Do rào cản quy trình cao, những sản phẩm này sẽ có giá cao hơn, với lợi nhuận cao hơn 1.000-2.000 nhân dân tệ: nguồn cung cấp chủ đạo của các sản phẩm có mật độ nén cao sử dụng quy trình nung lần hai, với sản phẩm của Yuneng có giá cao hơn 2.000-3.000 nhân dân tệ và chi phí dự kiến cao hơn 1.000-2.000 nhân dân tệ, dẫn đến lợi nhuận tổng thể cao hơn 1.000-2.000 nhân dân tệ.

2. Các tuyến đường công nghệ sản xuất cho LFP

2.1 Tuyến đường oxalat sắt

Quy trình oxalat sắt là phương pháp sản xuất LFP sớm nhất, ban đầu sử dụng oxalat sắt, monoammonium phosphate (MAP) và lithium carbonate làm nguyên liệu, tạo ra một lượng lớn khí CO2, tổn thất carbon đáng kể và chất lượng sản phẩm không đồng nhất, với mật độ rót thấp. Ngoài ra, nó còn giải phóng amoniac, gây ô nhiễm môi trường.

Hiện tại, một số công ty sử dụng quy trình cải tiến, phản ứng oxalat sắt với lithium dihydrogen phosphate. Không có sự giải phóng amoniac, phương pháp này sản xuất LFP có mật độ nén cao.

Hiện tại, chỉ một số ít công ty ở Trung Quốc, như Fulin Precision Machining và Hunan Pengbo New Energy, sử dụng phương pháp này. Chi phí của oxalat sắt tương đối cao và cần dung môi hữu cơ làm chất phân tán, làm cho tổng chi phí cao. Tuy nhiên, khi giá lithium carbonate cao, chi phí của oxalat sắt có ít tác động đến tổng chi phí. Bây giờ, khi giá lithium carbonate trở lại mức hợp lý, tuyến đường công nghệ này phải đối mặt với áp lực chi phí. Hiện tại, các sản phẩm LFP được sản xuất bởi tuyến đường công nghệ này có thể đạt được mật độ nén 2,65-2,70, với giá bán cao hơn so với các sản phẩm thông thường.

Hiện tại, ngành công nghiệp đang trải qua cuộc cạnh tranh khốc liệt, với các công ty LFP hoạt động dưới công suất và hầu hết chịu lỗ, nhưng Fulin Precision Machining vẫn hoạt động đầy đủ và có lợi nhuận.

2.2 Tuyến đường oxit sắt đỏ

Trước đây, VALENCE của Mỹ và Changyuan Technology của Đài Loan đã sử dụng tuyến đường công nghệ này để sản xuất LFP, ban đầu sử dụng oxit sắt đỏ, MAP và lithium carbonate làm nguyên liệu, giải phóng amoniac, gây ô nhiễm môi trường. Sau đó, họ sử dụng oxit sắt đỏ và lithium dihydrogen phosphate để sản xuất LFP, khắc phục vấn đề tạo ra amoniac.

Ưu điểm của tuyến đường này: chi phí thấp hơn, hiệu suất phủ tốt trong quá trình sản xuất pin.

Nhược điểm: công suất thấp hơn, nguy cơ không khử hoàn toàn sắt ba valent, nguồn cung cấp oxit sắt đỏ chất lượng cao, chi phí thấp hạn chế và khi chi phí của phosphat sắt giảm dần, lợi thế chi phí của oxit sắt đỏ sẽ giảm đi.

Hiện tại, chỉ một số ít công ty ở Trung Quốc, như Chongqing Tery và GCL New Energy, sử dụng tuyến đường công nghệ này.

Người ta nói rằng Chongqing Tery và GCL sử dụng phương pháp nung lần hai, cải thiện hiệu suất điện hóa của sản phẩm.

Hiện tại, với giá phosphat sắt thấp, lợi thế chi phí của quy trình oxit sắt đỏ không còn đáng kể.

2.3 Tuyến đường axit photphoric

Hubei Wanrun và BYD là những người đầu tiên ở Trung Quốc sử dụng tuyến đường công nghệ này để sản xuất LFP. Ban đầu, giá phosphat sắt rất cao, đạt 38.000 nhân dân tệ/tấn. Với sự tham gia của các doanh nghiệp hóa chất photpho và titan, giá phosphat sắt đã giảm đáng kể và tuyến đường công nghệ này đã trở thành chủ đạo, chiếm hơn 85% thị phần.

Ưu điểm của tuyến đường này: năng suất cao, hiệu suất sản phẩm tuyệt vời, sạch và thân thiện với môi trường.

Nhược điểm: chi phí cao hơn một chút, cần tập trung và kết tinh lượng nước thải lớn trong quá trình sản xuất phosphat sắt.

Hiện tại, hầu hết các công ty ở Trung Quốc, bao gồm Hunan Yuneng, Hubei Wanrun, BYD, CATL, Lopal và Hubei Rongtong, sử dụng tuyến đường công nghệ này.

Hiện tại, các sản phẩm được sản xuất bằng quy trình này có thể đạt được mật độ nén 2,6 và công suất 145.

Hiện tại, trong số các công ty sử dụng quy trình này, chỉ có Hunan Yuneng có lợi nhuận, trong khi phần còn lại hầu hết đều chịu lỗ.

Gần đây, giá ferrous sulphate đã tăng, dẫn đến giá phosphat sắt tăng, đã được chuyển tiếp xuống hạ nguồn LFP, tăng 300-500 nhân dân tệ/tấn.

2.4 Tuyến đường Fe(NO₃)₃

2.5 Phương pháp thủy nhiệt

3. Các tuyến đường công nghệ sản xuất cho phosphat sắt

3.3 Phương pháp FeCl₃

Các nhà máy thép tạo ra một lượng lớn nước thải từ quá trình rửa axit tấm thép, chứa nồng độ cao FeCl₃. Trước đây, điều này được sử dụng để sản xuất oxit sắt đỏ giá trị thấp, nhưng bây giờ nó có thể được sử dụng để sản xuất phosphat sắt giá trị cao.

FeCl₃ + H₃PO₄ + 3NH₃ = FePO₄ + 3NH₄Cl

Phương pháp này tạo ra phosphat sắt có độ tinh khiết cao, đạt được mức độ của quy trình hai bước bằng cách sử dụng ferrous sulphate trong một bước.

4. Phân tích chi phí của LFP

5. Lợi nhuận của LFP

Trong nửa đầu năm 2024, hiệu suất hoạt động tổng thể của ngành công nghiệp LFP vẫn kém, chỉ có Hunan Yuneng đạt được lợi nhuận. Tuy nhiên, biên lỗ của hầu hết các công ty đã giảm đáng kể so với cùng kỳ năm ngoái, với Wanrun New Energy và Fulin Precision Machining chuyển biên lợi nhuận gộp từ âm sang dương.

Hiện tại, ngành công nghiệp LFP vẫn đang trong giai đoạn mất cân bằng cung cầu. Chi phí sản xuất là yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh, chủ yếu bao gồm nguyên liệu trực tiếp, chi phí sản xuất và chi phí năng lượng, với chi phí của lithium carbonate là thành phần lớn nhất.Do đó, sự ổn định của giá carbonat lithi có ý nghĩa quyết định đối với hiệu quả kinh doanh.

Ngoài ra, trong một thị trường có biên lợi nhuận gộp thấp, các công ty phải duy trì liên tục lợi thế về công suất, đảm bảo vận hành ở tải trọng cao và giảm chi phí sản xuất đơn vị.

6. Cơ chế định giá LFP

Cơ chế định giá LFP hiện tại trong ngành

Mô hình đấu thầu của BYD:

Chi phí carbonat lithi + phí chế biến (bao gồm sắt phosphat và các vật liệu phụ trợ khác)

Giảm 10% giá carbonat lithi + 13.000-16.000 nhân dân tệ/tấn

75.000 x 0,9 x 0,245 + 16.000 = 32.537 nhân dân tệ/tấn

75.000 x 0,245 + 14.000 = 32.375 nhân dân tệ/tấn

Hiện tại, với báo giá này, có khoản lỗ 2.000-5.000 nhân dân tệ/tấn.

7. Cơ hội phát triển của LFP

7.1 LFP có mật độ nén cao

Để tăng mật độ năng lượng của pin mà không thay đổi thể tích, cần tăng cường mật độ nén của tấm cực dương LFP. Shenhao Plus của CATL sử dụng công nghệ phân cấp hạt ở cực dương để đạt được mật độ nén cực cao.

LFP có mật độ nén cao (phương pháp axit photphoric) bổ sung quy trình nung chảy thứ cấp, đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn cho việc chuẩn bị tiền chất và phân cấp kích thước hạt.

Quy trình nung chảy thứ cấp bao gồm hai bước nung chảy ở nhiệt độ và/hoặc bầu không khí khác nhau trong quá trình chế biến LFP để tối ưu hóa cấu trúc vi mô, cải thiện độ tinh thể, mật độ, mật độ nén và tăng cường hiệu suất điện hóa. Mỗi thời gian nung chảy phải được kiểm soát chính xác để đảm bảo phản ứng và nén đầy đủ, đồng thời tránh nung chảy quá mức dẫn đến tăng trưởng hạt. Mật độ nén của LFP có thể được cải thiện thông qua quy trình nung chảy thứ cấp.

LFP có mật độ nén cao: Hiện tại, các tuyến đường công nghệ chính là phương pháp sắt phosphat và phương pháp oxalat sắt. Ưu điểm của cả phương pháp sắt phosphat và phương pháp oxalat sắt nằm ở khả năng đạt được mật độ năng lượng cao hơn, trong đó phương pháp oxalat sắt là phương pháp đầu tiên đạt được nguồn cung cấp hàng loạt, trong khi hầu hết các công ty áp dụng phương pháp sắt phosphat.

7.2 LFP có tốc độ C cao cho các ứng dụng nhiệt độ thấp

Hiện tại, LFP vẫn phải đối mặt với các vấn đề về sạc nhanh và hiệu suất nhiệt độ thấp kém. SD Lomon đã phát triển LFP có tốc độ C cao với các hạt có kích thước nano, có thể giải quyết các nút thắt về sạc nhanh và xả ở nhiệt độ thấp.

7.3 LFMP có mật độ năng lượng cao

Năm 2024, thị trường LFMP chủ yếu do ba công ty thống trị: Hengchuang Nano, Ronbay Skoltech và Dynanonic, trong khi các công ty khác có lượng giao hàng rất nhỏ, chủ yếu tập trung vào việc giao mẫu.

Mặc dù quy mô thị trường của LFMP vẫn tương đối nhỏ, nhưng đầu tư của ngành vào nó tiếp tục sôi động.

7.4 Dây chuyền sản xuất LFP quy mô lớn và thông minh

Khi công suất LFP tiếp tục tăng, nhu cầu về thiết bị sản xuất quy mô lớn, thông minh và hiệu quả hơn cũng tăng lên.

(1) Máy nghiền cát đứng quy mô lớn

Về độ khó sản xuất, máy nghiền cát đứng dễ sản xuất hơn vì tránh được các vấn đề về niêm phong, dẫn đến chi phí sản xuất thấp hơn. Do đó, máy nghiền cát đứng phù hợp hơn cho các sản phẩm có yêu cầu thấp hơn nhưng có khối lượng sản xuất cao.

Thiết kế đứng của rotor nghiền của máy nghiền cát cũng tránh được các vấn đề về biến dạng trục chính thường gặp ở các máy nghiền cát ngang truyền thống. Ngoài ra, áp suất tăng do tích tụ vật liệu nghiền mang lại tiềm năng cải thiện hiệu quả nghiền.

(2) Lò quay quy mô lớn

Một lò quay do một công ty nhất định sản xuất có ống lò dài khoảng 40 mét và đường kính khoảng 2 mét. Một đơn vị có thể sản xuất hơn 10.000 tấn LFP mỗi năm. Thiết bị được thiết kế đặc biệt để xử lý LFP ở nhiệt độ cao liên tục, sử dụng cấu trúc lò quay bên ngoài được làm nóng bằng điện. Nó liên tục làm nóng sản phẩm thông qua các đoạn kiểm soát nhiệt độ trong lò, đảm bảo làm nóng đều, phản ứng kỹ lưỡng, chất lượng sản phẩm đồng nhất, vận hành ổn định và đáng tin cậy, bảo trì đơn giản và chi phí vận hành thấp.

8. Kết luận

1. Vật liệu cực dương là vật liệu cốt lõi và then chốt của pin lithium-ion, quyết định hiệu suất và chi phí của chúng.

2. Do lợi thế về chi phí và an toàn, LFP đã trở thành dòng sản phẩm chủ đạo trên thị trường, với thị phần vượt quá 70%.

3. Do những tiến bộ trong công nghệ sản xuất pin lithium và công nghệ sản xuất ô tô, việc ứng dụng pin LFP lá, CTP, CTC, CTB và sự ra đời của LFP có mật độ nén cao, mật độ năng lượng của LFP đã tăng lên đáng kể. Kết quả là, pin LFP đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi trên thị trường xe chở khách điện và thị trường ESS.

4. Các tuyến đường công nghệ sản xuất LFP và sắt phosphat cùng tồn tại theo cách đa dạng. Trong tương lai, sự phát triển của LFP sẽ đòi hỏi những tiến bộ công nghệ về nguyên liệu thô, quy trình sản xuất và thiết bị sản xuất chính để giảm đáng kể chi phí sản xuất và cải thiện hiệu suất sản phẩm. LFP có mật độ nén cao, LFP có tốc độ C cao và LFP chi phí thấp đại diện cho các cơ hội phát triển trong tương lai.

5. LFP có mật độ nén cao, LFP có tốc độ C cao và LFP chi phí thấp đại diện cho các cơ hội phát triển trong tương lai.