锂离子电池正极材料的性能、成本、应用场景等情况进行对比
思瀚产业研究院    2022-06-22

1、钴酸锂：钴酸锂正极材料作为第一代商品化的锂电池正极材料，具有较好的电化学性能和加工性能，比容量相对较高，在小型充电电池中应用广泛。尤其在中高端超薄电子产品领域，其体积能量密度及倍率性能好等优势明显。但钴酸锂材料成本高（金属钴价格昂贵）、循环寿命低、安全性能差，近年来被三元正极材料替代部分市场份额。

2、锰酸锂：锰酸锂是除钴酸锂之外研究最早的锂电池正极材料，相比钴酸锂，具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能好、倍率性能好等优点；但其较低的比容量、较差的循环性能，特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制。锰酸锂电池将主要在小动力、二轮车，以及在注重成本、对续航里程要求相对低的微型乘用车领域具有一定市场份额。

3、磷酸铁锂：磷酸铁锂低廉的价格、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能，使其已形成了较广泛的市场应用，此前主要应用于商用车（客车）和储能领域。近年来，一方面，新能源汽车补贴力度开始退坡，淡化能量密度和续航指标，另一方面，磷酸铁锂电池技术持续迭代，“刀片电池”、“CTP”等技术的出现使得磷酸铁锂电池包能量密度得到改善，因此带动了磷酸铁锂在商用车和乘用车领域的应用。

4、三元材料：NCM或NCA三元材料为使用镍、锰、铝元素部分替代钴酸锂中钴元素形成的改性材料，通过调整各种元素的不同配比使得三元正极材料产生不同的性能，满足多样化的应用需求。三元材料综合了钴酸锂、锰酸锂材料的优点，存在明显的三元协同效应。相较于磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料，三元材料的能量密度更高、低温性能更好、功率表现优秀，搭载三元正极材料的电动汽车续航表现更佳。此外，随着锂电池回收再利用技术的成熟及业务推广，将进一步降低生产成本，有利于构建环境友好型生产方式。

综上所述，从不同锂离子电池正极材料的性能、成本、应用场景等情况进行对比，三元正极材料具备竞争优势。进一步而言，高镍化已成为三元正极材料的发展方向。

更高的质量能量密度和体积能量密度始终是电池技术发展的主要追求。因为新能源汽车发展的一个最主要问题是如何解决使用者的里程焦虑，通过提高动力电池的能量密度可以提高续航里程。在现有技术条件下，磷酸铁锂和常规三元正极材料很难满足提高动力电池能量密度的要求，而高镍材料能够较好地提升动力电池能量密度，从而实现新能源汽车的长里程发展需求。

从技术端来看，高镍三元相较于其他正极材料技术壁垒更高，不仅需要较高的研发技术门槛，还需要更高效稳定的工程技术能力及更精细的生产管理水平。从能量密度端来看，在导入超高镍正极材料后，电芯的能量密度已达到 300-400Wh/kg，拉大与磷酸铁锂电芯的差距，可以更好地满足新能源汽车轻量化、智能化的发展要求。

此外，高镍三元材料可以减少价格较高的钴金属含量，在提高能量密度的同时，也增强了材料成本优势，以及动力电池与新能源汽车产业发展的可持续性、稳定性。高镍正极材料电池凭借其突出的性能优势，受到了众多终端车企的青睐，成为其重要技术路线选择。在2021年的上海车展中，有超过40款、占比超过50%的新能源汽车车型选择了高镍技术路线，包括奔驰、宝马、奥迪、本田等知名品牌。国内动力电池企业也纷纷加速布局高镍三元电池，高镍化三元锂电池的发展趋势愈加明显。