鋰離子電池正極材料的要求

鋰離子電池的主要部件有正極、負(fù)極、電解液、隔膜等，鋰離子能量的存儲(chǔ)和釋放是以電極材料的氧化還原反應(yīng)形式實(shí)現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料。

一般而言，正極材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)有：化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實(shí)密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環(huán)壽命等。

在鋰離子電池正極材料的研究方面，美國(guó)學(xué)者“鋰電池之父”GOODENOUGH教授作出了巨大貢獻(xiàn)：1980年在英國(guó)牛津大學(xué)就職期間發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰可用作鋰電正極，次年他在LCO專(zhuān)利中提及鎳酸鋰作為正極材料的可行性；1983年，首次嘗試將錳酸鋰作為正極材料用于鋰離子電池；1997年，他又開(kāi)發(fā)出橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料——磷酸鐵鋰。此外，為了解決鎳酸鋰性能不穩(wěn)定問(wèn)題，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授進(jìn)行了大量的摻雜改性研究；1997年，日本戶田公司率先申請(qǐng)了最早的鎳鈷鋁酸鋰專(zhuān)利；1999年，新加坡大學(xué)的劉昭林、余愛(ài)水等人在鎳鈷酸鋰基礎(chǔ)上引入Mn改性，最早報(bào)導(dǎo)了鎳鈷錳酸鋰。

 

鋰離子電池正極材料發(fā)展趨勢(shì)

憑借過(guò)去的高速增長(zhǎng)，中國(guó)成為全球正極材料的主要市場(chǎng)。2014年中國(guó)正極材料同比增長(zhǎng)20.24%，占全球市場(chǎng)的43.77%，雖然相對(duì)于2013年，所占比重有所下降，但仍為全球正極材料的第一大供應(yīng)國(guó)。

2014年中國(guó)正極材料供應(yīng)量占比的下滑，主要是因?yàn)樵谙M(fèi)類(lèi)電池方面，全球主要的鋰離子電池生產(chǎn)商三星SDI和LG化學(xué)一直通過(guò)采購(gòu)中國(guó)企業(yè)的正極材料產(chǎn)品來(lái)降低成本，在經(jīng)歷的持續(xù)幾年不斷的壓價(jià)之后，中國(guó)企業(yè)已經(jīng)難以承受，在這種情況下，他們開(kāi)始自己生產(chǎn)正極材料，以求進(jìn)一步降低電池制造成本，由此導(dǎo)致中國(guó)正極材料供應(yīng)量占比的下滑。

2015年中國(guó)正極材料產(chǎn)量為10.65萬(wàn)噸，占全球產(chǎn)量的47.67%，中國(guó)正極材料占比大幅提升，主要源于國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶來(lái)磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰出貨量的快速增加。

國(guó)內(nèi)外正極材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有所不同。在國(guó)外正極材料市場(chǎng)，國(guó)外主要正極材料企業(yè)以生產(chǎn)三元材料為主，2015年鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等三元材料合計(jì)產(chǎn)量為5.83萬(wàn)噸，占比49.87%，其次為鈷酸鋰，2015年產(chǎn)量為3.05萬(wàn)噸，占比26.09%，而磷酸鐵鋰產(chǎn)量雖然是各正極材料中增長(zhǎng)較快的，同比增長(zhǎng)86.14%，但占比仍較小，為11.72%。

在中國(guó)正極材料市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)主要正極材料企業(yè)以生產(chǎn)磷酸鐵鋰為主，2015年產(chǎn)量為3.58萬(wàn)噸，占比33.62%，且其產(chǎn)量增速也是最快的，為165.19%；其次為鈷酸鋰，2015年產(chǎn)量為3.32萬(wàn)噸，占比31.17%；三元材料中，以鎳鈷錳酸鋰為主，國(guó)內(nèi)在鎳鈷鋁酸鋰領(lǐng)域基本上處于空白的狀態(tài)。