導讀：動力電池正極材料體系主要包括三類，分別是三元材料、磷酸鐵鋰材料、錳酸鋰材料。

（來源：微信公眾號“電池聯(lián)盟” ID：zgcbcu 作者：龍闕）

新能源汽車行業(yè)作為我國“十三五”重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是國家堅定支持的戰(zhàn)略方向。在國家產(chǎn)業(yè)政策的支持下，新能源汽車產(chǎn)品不斷豐富、配套設(shè)施不斷完善。

根據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年至2017年，我國新能源汽車銷量年平均復(fù)合增長率達到113.7%。

2018年，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%，連續(xù)多年位居世界第一。

此外，在全球“電動化”背景的推動下，隨著我國各項政策在新能源汽車領(lǐng)域的不斷完善，新能源汽車增長空間巨大。預(yù)計到2021年，中國新能源汽車產(chǎn)量有望達到286萬輛。

在此背景下，動力電池材料的研究，依然是業(yè)內(nèi)專家最關(guān)心的話題。

目前，動力電池正極材料體系主要包括三類，分別是三元材料、磷酸鐵鋰材料、錳酸鋰材料。

從國內(nèi)材料體系來看，目前三元材料占大多數(shù)。從國際材料體系來看，NSC、NCM材料占大多數(shù)。

三元材料包括鎳鈷錳（NMC）與鎳鈷鋁（NCA），目前單體能量密度在280Wh/kg，在組合電池（PACK）領(lǐng)域可以超過160Wh/kg。

磷酸鐵鋰材料目前單體能量密度超過180Wh/kg，目前系統(tǒng)能量密度可以做到145Wh/kg左右。

錳酸鋰材料目前能量密度較低、循環(huán)性能較差，單體能量密度在123mAh/g左右。不過，從主流來看，不管是國內(nèi)還是國外，錳酸鋰材料能量密度逐漸有所提升。

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三元鋰電池作為動力電池，尤其是乘用車領(lǐng)域的主要電池類型，相比與磷酸鐵鋰電池，擁有更高的比能量和比功率，更符合乘用車需求。

鎳錳鈷作為最成功的鋰離子體系之一的陰極組合，與錳酸鋰類似，可以定制用作能量電池或功率電池。

NMC是電動自行車與其他電動動力系統(tǒng)的首選電池，是一種獨特的混合物，由于鈷含量降低，也降低了原材料成本。陰極組合通常為三分之一鎳、三分之一錳和三分之一鈷，也被稱為1-1-1。

由于鈷的高成本，電池制造商從鈷系轉(zhuǎn)向鎳陰極。鎳基系統(tǒng)比鈷基電池具有更高的能量密度，更低的成本和更長的循環(huán)壽命，但是它們的電壓略低。新型電解質(zhì)和添加劑可以使單只電池充電至4.4V以上，從而提高電量。

隨著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量也開始逐漸升高，電芯的能量密度也隨之提高。

所以，在正極材料NCM電池中，按照三者含量不同，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其后面的數(shù)字代表的就是三者的比例。

在對續(xù)航里程要求越來越高的需求下，電池的比能量需要也越來越高，再加上作為稀有金屬的鈷價格不斷的上漲，高鎳體系的NCM811或?qū)⒊蔀槲磥碇匾陌l(fā)展方向。

NCA中鎳鈷鋁的常見配比為8:1.5:0.5，鋁的含量最少，因此可以理解它接近二元材料，以Al（過渡金屬）代替錳，是將鎳鈷錳酸鋰通過離子摻雜和表面包覆進行改性，離子摻雜可以增強材料的穩(wěn)定性，提高材料的循環(huán)性能。但是在制作過程中，由于Al為兩性金屬，不易沉淀，因此NCA材料制作工藝上存在門檻。

NCA電池在國內(nèi)還未大量生產(chǎn)，高鎳材料荷電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性較差，導致電池的安全性下降，使得電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，需要從電芯設(shè)計、電源系統(tǒng)設(shè)計、電源使用等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計。

NCA要求電池生產(chǎn)全過程控制濕度在10%以下，而其他材料目前只需注液工序?qū)穸冗M行嚴格控制，這對國內(nèi)企業(yè)形成了比較大的挑戰(zhàn)。

此外，NCA電池充放電過程存在嚴重的產(chǎn)氣，會導致電池鼓脹變形，循環(huán)及擱置壽命下降，電池存在安全隱患，所以通常采用耐壓的圓柱電池殼制作NCA電池，降低了產(chǎn)氣量以控制電池鼓脹變形問題。

NCA和NCM811性能上比較接近，但在價格上NCM811略微便宜。且NCA體系電池也并非盡善盡美，如果要進一步提升能量密度，需要在21700基礎(chǔ)上不斷地做大體積，這對電池安全管理提出了更大的挑戰(zhàn)。

NCM與NCA都是高鎳的三元鋰電池，最大的優(yōu)勢就是比能量高，能夠為車輛提高更加充足的電量。

從能量需求來看，NCA電池更有優(yōu)勢，不過從制造工藝、成本、以及目前技術(shù)條件等綜合來考慮，國內(nèi)電池企業(yè)當下主要還是集中在生產(chǎn)NCM。

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在蔚來、特斯拉等新能源電動汽車先后自燃帶來的恐慌下，磷酸鐵鋰電池以其安全性能較高，有望卷土重來的態(tài)勢。

8月初，工信部發(fā)布的《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄(2019年第7批)》指出，磷酸鐵鋰電池配套237款車型，占比達67%；三元電池配套64款，占比18%。

目前，磷酸鐵鋰已到了單晶化與納米化，在實驗室可做到比容量為160mAh/g以上，具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。

磷酸鐵鋰的熱失控溫度普遍在500度以上，而三元鋰電池則低于300度，一些高鎳三元鋰電池更是低至200度。

眾所周知，磷酸鐵鋰電池曾是比亞迪秘密武器。近日，比亞迪宣布將在2020年推出全新一代鐵鋰電池。比亞迪重拾曾經(jīng)的研發(fā)技術(shù)，也許正是看到了這一點。

此外，比亞迪曾表示磷酸鐵鋰單體能量密度165Wh/kg，系統(tǒng)能量密度140Wh/kg。未來兩年規(guī)劃單體能量密度提升至180Wh/kg以上，相比之前提升9%。系統(tǒng)能量密度提升至160Wh/kg。

磷酸鐵鋰電池最大的優(yōu)點在于安全性和成本，但是最大的缺點是能量密度比較低，續(xù)航里程比較短。

磷酸鐵鋰電池技術(shù)的進步，將有可能打破其原有續(xù)航里程的瓶頸，除了安全性能外，還在兩方面優(yōu)勢比較明顯。

一是循環(huán)充電次數(shù)達到3500次，幾乎三元鋰電池2000次的2倍，這將大大降低用戶更換電池成本。

二是電池制造無需貴金屬材料，尤其是不會用稀有金屬鈷，這讓其制造成本相當?shù)土?，將大大降低用戶購車成本，這在新能源車補貼取消后至關(guān)重要。

如今比亞迪宣布全新一代的磷酸鐵鋰電池即將面市，那么比亞迪或許在今后自己的純電動汽車上會重新使用磷酸鐵鋰電池。

2019年，磷酸鐵鋰電池電芯的市場報價已降至0.7元/Wh以下，三元電池電芯的報價則在0.9元/Wh左右，兩者差距開始擴大。

今年國家新能源汽車補貼政策發(fā)布后，行業(yè)毛利承壓。乘用車領(lǐng)域取消地方補貼，總體的退坡幅度約為60%-67%?？紤]到磷酸鐵鋰的安全性以及長循環(huán)性帶來的經(jīng)濟性，補貼退坡下磷酸鐵鋰需求將邊際回暖。

在行業(yè)發(fā)展層面來看，磷酸鐵鋰電池憑借高安全、低成本的優(yōu)勢，將在客車、專用車、乘用車等新能源汽車及儲能市場得到更廣泛的應(yīng)用。二

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2017年，中國電動自行車對鋰離子電池的需求總量為4GWh，其中，對三元電池與錳酸鋰電池的需求占比分別為40％、60％。

2018年，在新能源汽車補貼退坡與市場化推廣雙重作用下，錳酸鋰的價格優(yōu)勢表現(xiàn)較為明顯，國內(nèi)錳酸鋰產(chǎn)量達5.4萬噸，同比增長31%。

目前，電動自行車對鋰電池的需求主要集中在錳酸鋰電池、三元電池或是兩類電池摻雜使用。

未來電動自行車市場鋰電池或?qū)⑷〈U酸電池、鎳氫電池等是大勢所趨，而錳酸鋰電池憑借其性能、價格多重優(yōu)勢容易占取先機。

由于目前電動自行車市場保有量巨大，在新國標正式實施后，電動自行車對鋰離子電池的需求將會逐年增長，預(yù)計在2021年達到20GWh。

此外，錳酸鋰電池在電動自行車中的應(yīng)用比例也會逐年增加，到2021年，錳酸鋰電池的應(yīng)用比例或?qū)⑦_到80％。

原標題:三類正極材料主導下的EV電池市場邊界