按正极材料不同对锂离子动力电池进行区分
思瀚产业研究院 蜂巢能源    2023-12-20

提高能量密度的关键在于正极材料。正极材料决定了锂离子电池的主要性能。按正极材料划分，锂离子电池可以分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等技术路线。其中，三元材料是指含镍钴锰三种元素或镍钴铝三种元素组成的正极材料，即镍钴锰酸锂（以下简称“NCM”）或镍钴铝酸锂（以下简称“NCA”）。

在动力电池领域，经历了由钴酸锂、锰酸锂转向磷酸铁锂、三元材料为主的发展历程。最近三年，国内动力电池市场主要由三元材料电池和磷酸铁锂电池构成。

三元材料电池相较于磷酸铁锂电池，拥有较高能量密度，有助于新能源汽车实现长续航里程，未来有望逐渐向高端领域、高续航里程、快速充电以及具有特殊要求的产品车型领域渗透。

磷酸铁锂电池相较于三元材料电池，拥有成本较低、相对安全的优点，近年来伴随电池工艺技术的发展和电池结构的优化，其能量密度瓶颈存在一定缓解，成为动力电池行业技术发展的重要技术方向。动力电池未来发展方向在较长的一段时间内是多种技术路线并存的。

根据三元材料中镍、钴、锰元素含量的不同，NCM 材料可分为 NCM811、NCM622、NCM523 等。811、622、523 代表不同元素的占比，以 NCM523 为例，其化学组成为 Li（Ni0.5Co0.2Mn0.3）O2。NCA 则由铝元素替代了锰元素。三元材料的技术优势在于综合材料优点，使得镍、钴、锰或铝元素发挥协同效用。

镍的主要作用为提高能量密度，钴的主要作用为稳定三元材料层状结构，提高材料的电子导电性和改善循环性能，锰的主要作用为减低成本，改善材料的结构稳定性和安全性。一般情况下，镍的占比越高，电池的实际比容量越高，能量密度越高。钴元素在正极材料中起到减少镍离子与锂离子的混排效应、抑制充放电过程中的相变以提高结构稳定性的作用。

但钴并非不可或缺，且钴元素价格较高，全球范围内钴元素矿产资源匮乏并且市场供应集中度高，供应易受外部影响。锂离子电池的“低钴化”“无钴化”成为该行业的未来重要发展趋势。蜂巢能源开发出 NMx 无钴电池，技术水平业已处于行业前列。