锂电池正极材料发展路径

  首先从锂电池正极材料的分类以及各自特点说起，目前正在使用和开发的锂电池正极材料主要包括钴酸锂、镍锰钴三元材料，尖晶石型的锰酸锂，橄榄石型的磷酸铁锂等。

    钴酸锂正极材料是目前目前用量zui大zui普遍的锂离子电池正极材料，其结构稳定、比容量高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，标称电压3.7V。

    锰酸锂正极材料是一种成本低、安全性好的正极材料，但是其材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用，以降低电芯成本，但其循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，寿命相对短，主要用于大中型号电芯，动力电池方面，其标称电压为3.8V。

    锂镍钴锰三元正极材料是一种在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V，在使用范围方面有所限制，但到目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂水平，全球5大电芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的电芯，相当部分的笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯，SANYO，SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造，目前国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。

    磷酸铁锂正极材料是目前广受关注的一种新兴锂离子电池材料，其突出特点是安全性非常好，不会爆炸，循环性能非常可达到2000周，这些特点使其非常适合电动汽车、电动工具等领域。其标称电压只有3.2-3.3V，因此其保护线路部分也与常用锂离子电池有所区别，但他的缺点也比较明显，能量密度远低于钴酸锂和三元材料。

    中国目前正极材料主要包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂。正极材料的应用领域分化明显，目前钴酸锂依然是小型锂电领域正极材料的主力，主要用于传统3C领域等;三元材料和锰酸锂主要在小型锂电中应用，在日本与韩国其作为动力电池的技术较为成熟，主要用于电动工具、电动自行车和电动汽车等领域;磷酸铁锂在国内在动力电池领域应用，并且是未来储能电池发展的方向，主要用于基站和数据中心储能、家庭储能、风光电储能等领域。

　　三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，具有价格优势，但其应用受到钴价格的影响，当钴价格处于高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力;但当钴价格处于低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。目前，钴酸锂材料存在被三元材料替代的发展大趋势。

　　目前我国在高性能动力锂电用NCM三元材料上和国际市场还存在较大的差距，在稳定性控制上存在设备和技术上的双重障碍，开发明显落后，国外已在大量使用，中国企业尚无产品出现。

　　由于安全问题和高昂的价格，钴酸锂正极材料始终没有完全进入动力电池领域。而锰酸锂则具有原料锰资源丰富、价格低廉及无毒性等优点。预测到2015年三元材料在正极材料中的占比将上升至35%，锰酸锂占比将上升至30%，而钴酸锂将下降至25%。

　　在动力电池领域，磷酸铁锂正极材料的低温性能和倍率放电已经可以达到钴酸锂的水平，目前是市场上zui有希望的动力电池材料。但是受制于技术瓶颈，磷酸铁锂电池一致性和单位能量密度较低。在动力电池正极材料产业领域，中、日、韩、美动力电池企业采用不同的材料体系。中国企业以磷酸铁锂为主，日韩企业以锰酸锂和三元材料为主。目前中国磷酸铁锂材料产业化的发展仍低于国外发达国家的水平，如材料生产和应用方面的连续性和稳定性都不足，能量密度也始终无法提高。2012年全球磷酸铁锂同比增速为56.66%，而我国只有5.77%。