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鋰離子電池正極材料的性能、成本、應(yīng)用場景等情況進(jìn)行對比
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-06-22

1、鈷酸鋰：鈷酸鋰正極材料作為第一代商品化的鋰電池正極材料，具有較好的電化學(xué)性能和加工性能，比容量相對較高，在小型充電電池中應(yīng)用廣泛。尤其在中高端超薄電子產(chǎn)品領(lǐng)域，其體積能量密度及倍率性能好等優(yōu)勢明顯。但鈷酸鋰材料成本高（金屬鈷價格昂貴）、循環(huán)壽命低、安全性能差，近年來被三元正極材料替代部分市場份額。

2、錳酸鋰：錳酸鋰是除鈷酸鋰之外研究最早的鋰電池正極材料，相比鈷酸鋰，具有資源豐富、成本低、無污染、安全性能好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)；但其較低的比容量、較差的循環(huán)性能，特別是高溫循環(huán)性能使其應(yīng)用受到了較大的限制。錳酸鋰電池將主要在小動力、二輪車，以及在注重成本、對續(xù)航里程要求相對低的微型乘用車領(lǐng)域具有一定市場份額。

3、磷酸鐵鋰：磷酸鐵鋰低廉的價格、較高的安全性能、較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與循環(huán)性能，使其已形成了較廣泛的市場應(yīng)用，此前主要應(yīng)用于商用車（客車）和儲能領(lǐng)域。近年來，一方面，新能源汽車補(bǔ)貼力度開始退坡，淡化能量密度和續(xù)航指標(biāo)，另一方面，磷酸鐵鋰電池技術(shù)持續(xù)迭代，“刀片電池”、“CTP”等技術(shù)的出現(xiàn)使得磷酸鐵鋰電池包能量密度得到改善，因此帶動了磷酸鐵鋰在商用車和乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用。

4、三元材料：NCM或NCA三元材料為使用鎳、錳、鋁元素部分替代鈷酸鋰中鈷元素形成的改性材料，通過調(diào)整各種元素的不同配比使得三元正極材料產(chǎn)生不同的性能，滿足多樣化的應(yīng)用需求。三元材料綜合了鈷酸鋰、錳酸鋰材料的優(yōu)點(diǎn)，存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)。相較于磷酸鐵鋰、錳酸鋰等正極材料，三元材料的能量密度更高、低溫性能更好、功率表現(xiàn)優(yōu)秀，搭載三元正極材料的電動汽車?yán)m(xù)航表現(xiàn)更佳。此外，隨著鋰電池回收再利用技術(shù)的成熟及業(yè)務(wù)推廣，將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，有利于構(gòu)建環(huán)境友好型生產(chǎn)方式。

綜上所述，從不同鋰離子電池正極材料的性能、成本、應(yīng)用場景等情況進(jìn)行對比，三元正極材料具備競爭優(yōu)勢。進(jìn)一步而言，高鎳化已成為三元正極材料的發(fā)展方向。

更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度始終是電池技術(shù)發(fā)展的主要追求。因?yàn)樾履茉雌嚢l(fā)展的一個最主要問題是如何解決使用者的里程焦慮，通過提高動力電池的能量密度可以提高續(xù)航里程。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，磷酸鐵鋰和常規(guī)三元正極材料很難滿足提高動力電池能量密度的要求，而高鎳材料能夠較好地提升動力電池能量密度，從而實(shí)現(xiàn)新能源汽車的長里程發(fā)展需求。

從技術(shù)端來看，高鎳三元相較于其他正極材料技術(shù)壁壘更高，不僅需要較高的研發(fā)技術(shù)門檻，還需要更高效穩(wěn)定的工程技術(shù)能力及更精細(xì)的生產(chǎn)管理水平。從能量密度端來看，在導(dǎo)入超高鎳正極材料后，電芯的能量密度已達(dá)到 300-400Wh/kg，拉大與磷酸鐵鋰電芯的差距，可以更好地滿足新能源汽車輕量化、智能化的發(fā)展要求。

此外，高鎳三元材料可以減少價格較高的鈷金屬含量，在提高能量密度的同時，也增強(qiáng)了材料成本優(yōu)勢，以及動力電池與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性、穩(wěn)定性。高鎳正極材料電池憑借其突出的性能優(yōu)勢，受到了眾多終端車企的青睞，成為其重要技術(shù)路線選擇。在2021年的上海車展中，有超過40款、占比超過50%的新能源汽車車型選擇了高鎳技術(shù)路線，包括奔馳、寶馬、奧迪、本田等知名品牌。國內(nèi)動力電池企業(yè)也紛紛加速布局高鎳三元電池，高鎳化三元鋰電池的發(fā)展趨勢愈加明顯。