探讨新能源汽车锂离子电池正极材料的未来发展方向以及展望

在新能源汽车新增组件中，电池系统的占比最高，据美国能源部下属阿贡国家实验室（ArgonneNationalLaboratory）的评估报告显示，在插电式混合动力汽车成本构成中，电池占比37.8%左右。在纯电动汽车成本构成中，电池成本高达60%。目前，我国新能源汽车动力源以动力锂离子电池为主，并且在未来相当长的一段时间都将是如此。

正极材料作为电动汽车动力锂离子电池的核心，目前商业化应用于电动汽车的重要包括磷酸铁锂、锰酸锂和包含镍钴锰酸锂（(LiNixCoyMn1－x－yO2，NCM)和镍钴铝酸锂（LiNi1－x－yCoxAlyO2，NCA）两种的三元材料。其我国内新能源汽车主流用正极材料为磷酸铁锂，比如比亚迪。以特斯拉为代表的新能源汽车公司主流用正极材料为三元材料。日产聆风电动汽车采用的是锰酸锂正极材料动力锂电池。

电池市场的产量和产量的新增，带动了锂离子正极材料产业的发展，《我国节能与新能源汽车国家规划（2012～2020）》中提出，到2020年动力锂电池能力密度提高到300瓦时/千克以上。目前传统的磷酸铁锂离子电池和锰酸锂离子电池将无法满足这一目标，公司必须研发生产比容量高的新型正极材料。

德国大众汽车的技术专家认为，未来动力锂离子电池提升能量密度的重要方法在于正负极材料的选择，随着能量密度的不断提升，正极材料从三元材料（NCM111）逐步向高镍三元材料（NCM811）过渡，最后发展为富锂材料。多元材料体系中，随着镍含量提高，能量密度不断提升。目前技术相对成熟的是常规的NCM111，材料的比容量达到158mAh/g。但是该材料的成本相对较高，而且由于3M的专利垄断进一步新增了专利使用成本，因此动力锂电公司为了降低成本和规避专利问题、同时为了寻求更高能量密度的材料，逐渐转向了高镍三元材料NCM523，甚至是NCM622和NCA。动力型高镍多元材料NCM622和NCA将成为电动汽车用锂离子电池的首选正极材料。

为了满足2020年动力锂电池能力密度提高到300瓦时/千克以上的目标，高镍三元材料之后，正极材料最后将朝着富锂材料方向进行发展。富锂材料具有大的比容量(250mAh/g)和高的放电电压(3.8V)，理论能量密度高达900Wh/kg，循环寿命长、成本低、污染小等优点是未来动力锂电池的理想正极材料。美、日等国提出要在2020年下一代锂离子电池的能量密度达到300Wh/kg，2030年能量密度则达到500Wh/kg。工信部在《我国制造2025》明确提出要建立和健全富锂层氧化物正极材料/硅基合金体系锂离子电池下一代锂离子动力锂电池和新体系动力锂电池的产业链。

随着新能源汽车行业以及储能行业的发展，预计未来正极材料行业在细分的磷酸铁锂以及三元材料方面将成为正极材料产业上升的重要驱动力。