三元材料是什么？會成鋰電池發(fā)展趨勢嗎
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-18 16:27
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對于純電動汽車來說，電池成本占總成本的42%左右，是占比最高的部分。電池由正極、負極、隔膜和電解液四部分組成。放電時鋰離子與電子從負極脫出，電子經由外部電路到達正極，而鋰離子則通過電解液進入正極。鋰離子、正極材料以及電子在正極重新結合完成電流傳導，隔膜則主要是將正極和負極隔離從而防止短路。
純電動汽車的短板在于續(xù)航里程，未來提升競爭力的關鍵也就在于降低成本和提高里程。而正極材料決定著電池的容量（續(xù)航里程）、壽命等多方面核心性能，故而正極材料是電池最為重要的環(huán)節(jié)，成本占比高達30%-40%。隔膜技術壁壘和成本都比較高，難點在于微孔結構成型技術與基底材料，目前占比約20%。負極材料主要以石墨為主，電解液主要以六氟磷酸鋰為主，成本占比相對較低，分別為15%和10%左右。
正極材料方面分歧比較大，總體來說三元材料逐漸成為正極材料的發(fā)展趨勢。
※《一張圖看懂鋰電池正極材料》2016-1-18，警衛(wèi)員，發(fā)布于新材料在線，責任編輯chungoo
正極材料種類較多，主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰，其中三元鋰分為鎳鈷錳NCM以及鎳鈷鋁NCA,，由于三元材料使用了鈷等貴金屬，故而成本相對較高。
磷酸鐵鋰是鋰電池初期主導路線，主要由于其原材料價格低、壽命長、安全性能高，但其缺點恰恰在于能量密度最低，位于100-120Wh/kg區(qū)間，上限160Wh/kg，嚴重制約了續(xù)航里程。2017年工信部發(fā)布《汽車產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》指出在2020年動力電池單體比能量需達到300Wh/kg，力爭350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭260Wh/kg、2025年力爭350Wh/kg,而現在技術水平下的磷酸鐵鋰相去甚遠。
而三元鋰電池比能量較高，位于150-200Wh/kg區(qū)間，故而市場占比逐年上升。但三元材料熱穩(wěn)定性相對較差，在200攝氏度下易分解氧氣為電池高溫助燃，而磷酸鐵鋰分解溫度在700攝氏度并且不產生氧氣。
目前基于安全性，商用車仍然較多使用磷酸鐵鋰，而乘用車逐步切換到三元鋰路線。目前能量密度是最大的瓶頸，而三元鋰路線的熱穩(wěn)定性短板則可以通過配套使用效率較高的熱管理系統(tǒng)加以彌補。故而使得三元鋰路線有望逐步成為后期技術主流路線。
從汽車廠商來看，比亞迪、上汽、北汽等廠商逐步從磷酸鐵鋰向三元鋰過渡，并已有相應車型落地，而吉利、眾泰以及奇瑞則直接切入三元鋰電池。而國際主流廠商特斯拉Model S、寶馬i3、日產Leaf均采用三元鋰電池。而就目前來看，磷酸鐵鋰依然占據主流，2016年出貨量高達20.33GWh,占比高達72.49%，而三元鋰出貨量為6.29GWh,占比22.44%仍然比較低。
