共沉淀法大规模生产LiFePO4的技术经济评估：分析摩洛哥在电池材料供应链中的竞争力

《Sustainable Energy Technologies and Assessments》：Techno-economic evaluation of large-scale LiFePO 4 production by coprecipitation: assessing Morocco’s competitiveness in battery material supply chains

　　

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  技术经济分析表明，在摩洛哥大规模生产LFP是可行的。
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  LFP的制造成本为7.30美元/千克，通过优化可降低26%。
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  原材料占LFP总生产成本的69%。
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  摩洛哥的LFP生产成本比欧洲低15%，比中国高13%。
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  摩洛哥的地理位置和磷酸盐资源有助于实现LFP供应的多元化。

引言

随着可再生能源技术的日益普及[1]以及电动汽车市场的持续发展[2]、[3]，人们对高效、可靠且具有成本效益的能源存储技术的需求也不断上升。2025年全球电动汽车销量超过了2000万辆，约占全球新车总销量的25%，并且已连续五年以约350万辆的速度增长，这体现了电动汽车市场的持续扩张态势[4]。如此迅猛的发展极大地推动了电池存储技术的应用，其中锂离子电池已成为最主流的电化学储能技术[5]、[6]、[7]、[8]。

锂离子电池有多种正极材料，包括锂钴氧化物（LCO）、锂锰氧化物（LMO）、锂镍锰钴氧化物（NMC）、锂镍钴铝氧化物（NCA）以及锂铁磷酸盐（LFP）。这些材料在能量密度、安全性、成本、循环寿命以及对于关键原材料的依赖程度方面各有不同优劣[9]、[10]、[11]。在这些正极材料中，LFP因其成本较低、安全性较好、循环寿命长，以及对钴和镍等关键原材料的依赖度较低而备受青睐，被视为最具前景的正极材料之一[12]、[13]、[14]。如今，越来越多的电动汽车采用LFP电池，而且在全球新安装的固定式能源存储系统中，LFP电池占比约为90%[15]、[16]。

这一快速的工业化进程主要由一些大型LFP正极活性材料制造商推动，比如湖南云能、深圳迪纳诺尼克、贵州安达能源科技、BTR新能源材料以及普莱德科技产业等。同时，像宁德时代和比亚迪这样的知名电池制造商也发挥着重要作用。此外，特斯拉和福特等汽车公司也在越来越多的电动汽车平台上采用了LFP电池[17]、[18]、[19]。尽管LFP电池的应用正在全球范围内扩展，但其工业化生产仍然高度集中在中国，中国占据了全球LFP正极材料产量的98%以上[20]、[21]、[22]。中国之所以能占据主导地位，是因为它拥有从关键矿物提炼、前驱体生产、正极活性材料制造、电池电芯生产到电池组组装的完整产业链。目前，中国拥有全球近85%的电池电芯生产能力，同时在矿物提炼和正极材料生产领域也处于领先地位，这使中国在生产规模、成本竞争力以及供应链整合方面具有显著优势[16]、[19]、[21]、[22]。

目前，全球电池行业过于依赖单一的生产地区，这已成为一个亟待解决的战略问题[23]。最近的一项深入分析显示，由于全球范围内矿物提炼、前驱体合成、正极活性材料生产以及电池制造活动都过度集中在中国，因此全球约92%的LFP正极材料供应面临中断的风险[[20]、[22]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]、[37]、[38]、[39]、[40]、[41]、[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]、[48]、[49]、[50]、[51]、[52]、[53]、[54]、[55]、[56]、[57]、[58]、[59]、[60]、[61]、[62]、[63]、[64]、[65]、[66]、[67]、[68]、[69]、[70]、[71]、[72]、[73]、[74]、[75]、[76]、[77]、[78]、[79]、[80]、[81]、[82]、[83]、[84]、[85]、[86]、[87]]。为应对这些风险，欧盟将电池产业视为支撑能源转型和保持长期工业竞争力的重要战略领域，并出台了一系列政策来提升其电池产业链的韧性和竞争力。这些政策包括欧洲电池联盟（EBA）、电池法规、关键原材料法案（CRMA）以及净零工业法案（NZIA）等，旨在推动国内电池制造业的发展，确保能够可持续地获取关键原材料，促进电池回收，减少对国外供应商的依赖[27]、[28]、[29]、[30]、[31]。与此同时，全球LFP产业链也在发生重大的地理格局变化，越来越多的投资开始流向中国以外的地区，用于建设正极活性材料生产和电池制造设施[21]、[22]。例如，福特与宁德时代在美国建立了合作项目[32]，斯泰兰蒂斯与宁德时代在西班牙展开合作[33]，LG化学与华友集团也有合作项目[34]，还有Gotion High-Tech、CNGR-AL Mada[36]、[37]在摩洛哥的投资，此外在东南亚和中东地区也有相关投资。这些举措都体现了一种更宏观的产业战略，即通过地理上的多样化布局来生产LFP电池，同时确保能够获得所需的原材料，从而满足日益增长的LFP电池需求[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]。

摩洛哥境内外多个与电池及LFP相关的工业项目的建立，体现了该国在不断发展的全球电池产业链中的日益重要的战略地位。事实上，摩洛哥具备多项有利条件，有助于发展具有竞争力且可持续的LFP正极材料产业。该国的磷酸盐储量占全球已知储量的70%以上，这些磷酸盐由OCP集团负责开发，因此能够稳定地获取生产磷酸盐基正极材料所需的关键原材料[38]、[39]。此外，还有一些有利因素有助于推动相关产业的发展，比如有利于实现低碳生产、具有成本竞争力的生产模式，以及能够便捷地进入多个国际市场。摩洛哥还大幅提升了自身的可再生能源发电能力，为低碳生产创造了良好的条件[40]。除了在能源转型方面的努力，摩洛哥还拥有成熟的工业生态系统，其汽车产业发展完善，同时还具备现代化的物流基础设施，比如地中海和非洲最大的集装箱港口——丹吉尔梅德港[41]、[42]、[43]、[44]、[45]。摩洛哥位于欧洲和非洲的交汇处，再加上与欧盟和美国签订的优惠贸易协定，使其能够便捷地进入主要国际市场，从而更好地融入区域和全球的电池供应链之中[46]、[47]、[48]。

尽管摩洛哥在全球LFP产业链中的重要性日益凸显，但目前在摩洛哥当地进行大规模LFP正极材料生产的技经可行性尚未得到研究。以往的一些技经研究主要着眼于LFP生产的各个环节，比如工艺放大、设备选型、制造成本以及工艺优化等方面[[59]、[60]、[61]、[62]、[63]、[64]、[65]、[66]、[67]、[68]、[69]、[70]、[71]、[72]、[73]、[74]、[75]、[76]、[77]、[78]、[79]、[80]、[81]、[82]、[83]、[84]、[85]、[86]、[87]]。最近，这类研究的范围已经拓展到了更广泛的层面，开始考虑区域供应链、关键原材料的供应情况、低碳生产以及长期的产业竞争力等因素[25]、[26]、[52]。最新的战略分析指出，未来LFP电池生产的竞争力将越来越取决于生产能力的地理分布、磷酸盐和锂资源的供应稳定性，以及能否获得低碳能源，而不仅仅取决于制造技术本身[53]。面对这些新的要求，就需要开展针对特定地区的技经评估，将制造成本、资源可用性、低碳能源以及供应链因素综合考虑在内。

本研究基于之前已获专利的LFP合成工艺WO 2025/023816 A1[54]，对在摩洛哥进行大规模LFP正极材料生产进行了全面的技经分析。所建立的评估框架包含了详细的资本支出和运营成本估算、制造成本分析以及敏感性分析，以此找出影响大规模LFP生产经济竞争力的主要成本因素。此外，还系统地比较了摩洛哥、中国和欧洲的制造成本，从而定量评估摩洛哥在不断发展的全球LFP产业链中的竞争地位。除了分析LFP生产的经济可行性之外，本研究还构建了一个科学框架，为在摩洛哥开展具有竞争力、具备韧性且可持续的LFP正极材料生产提供决策支持。

章节要点

研究方法

LFP/C是通过连续搅拌罐反应器来生产的，相关步骤已在专利WO 2025/023816 A1中有详细记载[54]。FePO₄·xH₄O是通过控制性的湿化学方法，使用合适的铁和磷酸盐前驱体合成的。反应在适中的条件下进行，以确保良好的混合效果和pH值调控。反应完成后，得到的固体经过分离、彻底清洗、干燥，然后在惰性气氛中经过热处理，最终得到目标产物。

经济分析方法

针对摩洛哥的具体情况，本研究的主要目的是分析一座年产能为11,960吨的LFP生产工厂的经济和技术配置情况。这项分析包括对一系列对投资决策至关重要的经济参数的估算。此外，本研究还旨在找出那些对生产成本有重大影响的因素，并对其进行优化，以确保工厂的盈利能力。同时，本研究也致力于验证相关假设。

结论

本研究通过共沉淀工艺，证明了在摩洛哥进行大规模LFP正极材料生产的技经可行性。经估算，该工艺的参考制造成本为7.30美元/千克，其中原材料是成本的主要构成部分，占总制造成本的69.6%，而资本支出折旧则仅占3.5%。这些数据表明，该工艺的经济表现主要受运营成本的影响，而非其他因素。

作者贡献说明

Thierry Silvère Kaboré：负责撰写原文初稿、确定研究方法、开展实验研究、进行正式分析、整理数据以及构思研究思路。Amina Amarray：负责文本的审阅与编辑、参与原文初稿的撰写、负责数据可视化、成果验证、项目监督、协调资源、管理项目事务、确定研究方法、开展实验研究、争取资金支持、进行正式分析、整理数据以及构思研究思路。Hiba El Fallah：负责进行正式分析以及数据整理工作。Mohamed Aqil：负责文本的审阅与编辑、参与数据可视化以及成果验证工作。

关于写作过程中使用生成式AI及AI辅助技术的情况说明

在准备这篇论文的过程中，作者们使用了GPT工具来优化语言表达，确保内容符合学术标准。在使用该工具之后，作者们还对内容进行了必要的审阅和修改，他们对论文的最终内容负全部责任。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究成果的财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者们衷心感谢穆罕默德六世大学理工学院（UM6P）以及摩洛哥磷酸盐管理局（OCP）和摩洛哥基金会给予的财政支持。

Thierry Silvère Kaboré|Amina Amarray|Hiba El Fallah|Mohamed Aqil|Khalid Ouzaouit|Jones Alami|Mouad Dahbi