工业锂电池四大组成材料——正极材料

　　近年来，我国新能源汽车产销量的双丰收带动了整个上下游产业链快速发展，特别是对工业锂电池的需求量不断攀升。由于锂电池占新能源整车制造成本大约30~40%，要想使新能源汽车更具价格优势，形成足够的市场竞争力，必须降低动力电池成本。而在动力电池的构成成本当中，正极材料的成本超过40%，所以如何降低正极材料的成本成为关键。

　　近年来，我国新能源汽车产销量的双丰收带动了整个上下游产业链快速发展，特别是对工业锂电池的需求量不断攀升。由于锂电池占新能源整车制造成本大约30~40%，要想使新能源汽车更具价格优势，形成足够的市场竞争力，必须降低动力电池成本。而在动力电池的构成成本当中，正极材料的成本超过40%，所以如何降低正极材料的成本成为关键。

　　正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。

　　关于正极材料磷酸铁锂和三元材料的对比：

　　所谓磷酸铁锂电池，就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素(比如钴等)。在实际使用中，磷酸铁锂电池具有耐高温，安全稳定性强，价格便宜，循环性能更好的优势。

　　而三元材料锂电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同，三元锂电池电压平台很高，这也就意味着在相同的体积或是重量下，三元锂电池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充电、和耐低温性能等方面，三元锂电池也有很大的优势。

　　磷酸铁锂是目前广受关注的正极材料之一，理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。其主要特点是成本低廉，安全性非常好，循环寿命高，这些特点使得磷酸铁锂材料迅速成为研究热点，磷酸铁锂电池也在电动汽车领域有了广泛的应用。

　　三元材料是与钴酸锂结构极为相似的锂镍钴锰氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗称，这种材料在比能量、循环性、安全性和成本方面可以进行均衡和调控。镍钴锰三种元素的不同配置将为材料带来不同的性能：镍含量增加将增加材料的容量，但会使循环性能变差;钴的存在可使材料结构更加稳定，但含量过高会使容量降低;锰的存在可以降低成本并改善安全性能，但含量过高则会破坏材料的层状结构，因此找到三种材料的比例关系以达到综合性能最优化，是三元材料研发的重点。常见配比有NCM111、523、622、811等。NCA(LiNio.8C0015Ah0502)则是将其中的锰元素用铝元素来替代，一定程度上改善材料的结构稳定性，但其铝含量较少，可近似看成是一种二元材料。

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