磷的未来

$澄星股份(SH600078)$

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目前固态电池中的固态电解质的研究大致可以分为两个大方向，化合物（硫化物、氧化物和聚合物）和黑磷。

1.硫化物--氧硫化磷锂

在目前的三大固态电池技术路线中，硫化物全固态电池是电导率最高的。宁德之前就表示过固态解决方案进展比较快的就是硫化物路线，所以现在都在扎堆进行的硫化物固态电池路线，卫蓝、清陶等其他玩家也在猛攻氧化物全固态电池路线。

在三类固态电解质中，硫化物是唯一同时具备良好负极相容性（从而能适配金属锂、硅等高能量密度负极）和极低密度（从而有利于降低电池重量、提升电池能量密度）的固态电解质。

但是硫化物固态电解质也有很明显的缺点，成本奇高无比，锂锗磷硫862.17美元/公斤（大约6,035,190元/吨）、锂磷硫氯291.28美元/公斤（大约2,038,960元/吨）、锂磷硫216.27美元/公斤（大约1,513,890元/吨）。

硫化物固态电解质巨大的转折于今年7月份到来。

中科大的研究团队开发了一种新型硫化物固态电解质。这种固态电解质在展示硫化物固态电解质固有优势的同时，实现了其它硫化物固态电解质所无法达到的极其低廉、适合商业化的成本。在此次的研究中，马骋教授采取了完全不同的策略：他不再致力于降低硫化锂（在此之前的硫化物电解质原材料是采用硫化锂，硫化锂成本超过650美元/公斤，大约4,550,000元/吨）的成本，而是开发了一种不以硫化锂作为原料的硫化物固态电解质——氧硫化磷锂。这种固态电解质可以水合氢氧化锂（LiOH·H2O）（生意社的最新价格为110,000元/吨）和硫化磷（P2S5）（生意社最新价格为11,000元/吨）作为原材料合成。由于这两种物质均成本低廉，氧硫化磷锂的原材料成本仅14.42美元/公斤（大约100,940元/吨，现阶段广泛使用的液态电解质价格在5-6万元/吨），不到其它硫化物固态电解质的8%，也远低于50美元/公斤（大约350,000元/吨）这一商业化的要求，这就让硫化物固态电解质的量产更近了一步。

氧硫化磷锂的密度仅1.7g/cm3，和其它硫化物固态电解质相近，并且低于卤化物（约2.5g/cm3）和氧化物固态电解质（大都高于5g/cm3）。与此同时，氧硫化磷锂和锂金属、硅这两种高能量密度负极都展示了良好的相容性；它和锂金属组成的对称电池能实现4,200小时以上的室温稳定循环，而它和硅负极、高镍三元正极组成的全固态软包电池，在60摄氏度下循环200次后，仍具有89.29%的容量保持率。

2.华为--黑磷

固态电解质除了上述的三类方向之外，华为还提出了另一个方向--黑磷

黑磷的制备主要原料为白磷（即黄磷）或红磷（原材料为黄磷）。

能量密度更高。黑磷的能量密度是石墨的7倍，黑磷电池的能量密度高达350wh/kg。

充电速度快。这种电池具备6C超级快充能力，黑磷复合材料能够在9分钟的时间内恢复80%的电量。

寿命会更长。充放电达到2,000次循环以后，黑磷电池仍然有90%的电荷容量。

兴发集团在黑磷制备方面取得了显著进展，目前已稳定实现黑磷晶体50公斤级制备，并已建成100公斤级黑磷放大试验装置。兴发集团的制备方法包括在惰性气氛下，首先进行第一步加热反应以制备得到单斜磷晶体，随后继续进行第二步加热反应以制备得到高质量的黑磷晶体。相较于传统的一步法加热反应，本发明的方法能够有效降低反应所需温度及压强，缩短反应所需时间，减少反应所需能耗，提升原料转化效率及黑磷产率，更有利于实现黑磷晶体的工业化规模制备。

瑞丰高材的控股子公司瑞丰玥能的年产百公斤级装置已正常运行。

黑磷晶体的综合制造成本降低至千元级别/公斤，较前几年降低了上千倍，那时候的制造成本是3,000元/g。

黑磷的制备方法

早期高压法可得到纯度高、结晶度良好的块体黑磷样品，前几年也有通过该方法制备黑磷纳米晶薄膜，但需要昂贵的设备；高能球磨法可以直接获得黑磷的复合材料，且操作简单，但制备的黑磷仅为粉末、结晶度低；铋融化法虽免去高压条件，但会引入杂质；虽然矿化法制备的黑磷尺寸较小，但制备条件较为温和，且获得的黑磷结晶度好，因此具有工业化生产的潜力；化学气相沉积法已用于二维黑磷的制备；声化学法实验流程较为简便，但所制备的样品由正交和菱形的黑磷混合晶体构成；湿化学法可实现低沉本制备黑磷纳米片。

黑磷还能作为新型二维半导体材料！

研究发现黑磷很可能取代硅成为电子产品的主要材料，而且具有无法取代的优越性。这是因为厚度只有几个原子层的黑磷晶体具有二个关键属性，这二个关键属性可以满足人们对于更小型电子设备、更柔性电子器件、更快晶体管的追求。
一个属性是黑磷具有比硅更快的迁移率，通俗来讲就是携带电荷的速度可达到1,000cm2/vs，就是每平方厘米每伏秒通过1,000个电子。另外一个关键属性是黑磷有带隙，这也是黑磷和石墨烯最大的差别也是黑磷最大的优点。正是因为石墨烯没有带隙，极大地限制了石墨烯的商业应用。石墨烯在自然状态下带隙为零，像导体一样，即使在低温下也不能切断导电性，因此无法实现半导体电位，无法应用于半导体领域。黑磷的带隙赋予了材料作为开关的能力，可以实现逻辑上的开和关，在存在于电场的情况下可以瞬间打开和关闭，充当半导体，带隙越小，在带隙上移动的电流就越强。黑磷还与硅相容，融合黑磷优越性能的硅光子元件一旦成功应用，各种芯片类似于以光而非电子来传递数字信号，可以想象世界会发生怎样的变化。

3.小结

现在：磷酸铁锂对磷的需求让磷矿从200涨到现在1,000左右，黄磷从2016年的12,000多最高涨到65,000，目前黄磷价格依然有24,000多，现阶段磷酸铁锂电池是动力电池和储能电池的主流。

未来：通过上述的两个固态电解质方向的进展来看，磷在未来固态电池量产时依然有可能是有大量需求。

澄星作为唯一一个纯粹的磷化工企业（不含有一丁点肥料业务），像澄星这样占有稀有原料矿的企业不赚钱，可能吗？

注：：班长在此申明上诉所发的内容，其乃个人逻辑分析，不构成操作和买卖建议，不构成任何投资建议。