全球新能源汽車這幾年進(jìn)入了高速增長(zhǎng)的快車道，也在整個(gè)行業(yè)發(fā)展中，呈現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。而新能源汽車所用的動(dòng)力電池主要是動(dòng)力鋰電池，而鋰電池中最核心、成本占比最高的材料是正極材料，正極材料主要以磷酸鐵鋰和三元材料為主，且三元材料的占比越來越大。動(dòng)力鋰電池需求旺盛，正極材料成為關(guān)鍵原材料，以下江門長(zhǎng)優(yōu)實(shí)業(yè)總結(jié)了動(dòng)力電池正極材料現(xiàn)狀及未來發(fā)展的幾個(gè)特點(diǎn)。

動(dòng)力電池正極材料目前市場(chǎng)具有的三個(gè)特點(diǎn)。

動(dòng)力電池正極材料體系多元化。目前市場(chǎng)上的動(dòng)力電池正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷二元材料體系，不同的材料體系各有特點(diǎn)，有著各自的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)需求。

錳酸鋰由于其穩(wěn)定性和較低的成本優(yōu)勢(shì)也得到了廣泛的應(yīng)用，在取代鉛酸電池和低速物流車等領(lǐng)域占有較大份額。但是其主要缺點(diǎn)是較差的循環(huán)性能，原因是在Li脫出的過程中其層狀結(jié)構(gòu)有變?yōu)榧饩Y(jié)構(gòu)的趨勢(shì)和循環(huán)過程中Mn的溶解的不利影響。

磷酸鐵鋰是目前市場(chǎng)上較常用的動(dòng)力電池材料。其主要缺點(diǎn)是較低的電位和較差的離子導(dǎo)電性，但這種材料擁有良好的熱穩(wěn)定性和功率性能，因此在商用車、專用車等領(lǐng)域占據(jù)一定地位。

鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷二元材料是近年來在動(dòng)力市場(chǎng)占比提升。其擁有成本低、安全性好、電池壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，基于對(duì)體積比能量的不斷追求，越來越多的電動(dòng)物流車和乘用車都選用這類材料。

動(dòng)力電池正極材料需求的個(gè)性化。新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展初期，廠商對(duì)動(dòng)力電池及材料的要求都各有不同。汽車廠商重點(diǎn)考慮電池管理系統(tǒng)配套和應(yīng)用環(huán)境的差異，對(duì)電池性能要求也存在較大差異，部分廠家對(duì)電池的高溫循環(huán)要求較為苛刻、部分廠家更為關(guān)注低溫循環(huán)壽命，還有部分廠家更關(guān)注快充性能等方面。

動(dòng)力電池正極材料市場(chǎng)多變化。2016年三元電池的“遭遇”可謂跌宕起伏，時(shí)而被否定，時(shí)而受追捧。新的補(bǔ)貼首次在產(chǎn)品技術(shù)要求上提出以電池能量密度作為參考指標(biāo)，三元材料得以“解禁”。在更高能量密度的發(fā)展方向上，高鎳三元材料無疑會(huì)成為今后一段時(shí)間研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)。

新能源電動(dòng)汽車的快速發(fā)展對(duì)動(dòng)力鋰電池的性能提出了更高要求?！豆?jié)能與新能源汽車規(guī)劃（2012-2020）》中提出，到2020年，動(dòng)力電池能量密度提高到300Wh/kg以上。而目前使用的磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料動(dòng)力電池均達(dá)不到要求。這就需要開發(fā)更高能量密度的正極材料，未來可能的材料有正硅酸鹽復(fù)合正極材料、層狀富鋰錳基材料、硫基正極材料等。

正硅酸鹽復(fù)合正極材料

正硅酸鹽是一種新型的正極材料，其在理論上可以允許2個(gè)Li的交換，因此具有較高的理論比容量，比容量高達(dá)300mAh/g以上，已經(jīng)有研究者制備出在45±5條件下放電比容量高達(dá)340mAh/g的Li2MSiO4材料[10]。此外，Si-O鍵使得該材料具有良好的安全性能。Li2MSiO4高的理論比容量和優(yōu)異的安全性等優(yōu)點(diǎn)，使其在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前途。

Li2MSiO4由于其理論的高容量受到廣泛的關(guān)注，但是還有大量的工作需要做。雖然Li2MSiO4從理論上可以釋放出2個(gè)Li，但由于釋放出第2個(gè)Li的電壓較高，所以實(shí)際比容量只有150mAh/g左右。另外，Li2MSiO4具有電子導(dǎo)電率和離子擴(kuò)散速率低等缺點(diǎn)，也限制了其商業(yè)化。目前常用的解決方法是將材料合成為納米材料、進(jìn)行摻雜、進(jìn)行碳包覆等，但仍需進(jìn)行深入研究。

層狀富鋰錳基材料

層狀富鋰錳基復(fù)合正極材料理論上具有接近300mAh/g的放電比容量、同時(shí)還兼具原材料價(jià)格廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最有可能使動(dòng)力電池能量密度達(dá)到300Wh/kg的正極材料體系。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)層狀富鋰錳基固溶體材料的開發(fā)還處于試驗(yàn)階段，對(duì)材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和獨(dú)特電化學(xué)性能等正在深入研究，尋求適合工業(yè)化生產(chǎn)的合成方法。已有研究者制備出高性能的層狀富鋰錳基固溶體材料，在2.5～4.8V下，以0.2C放電，容量達(dá)271.5mAh/g，100次循環(huán)后仍高達(dá)214.6mAh/g，在高倍率（20C）下放電，首次放電容量仍可達(dá)到155.4mAh/g，具有較高的容量和較好的倍率性能。我國(guó)“863”計(jì)劃項(xiàng)目對(duì)富鋰錳基固溶體材料電池的開發(fā)的支持目標(biāo)為：比能量密度>260Wh/kg、循環(huán)100周容量保持率>80%。國(guó)內(nèi)如當(dāng)升科技研究出的富鋰錳基固溶體材料0.1C容量達(dá)250mAh/g以上，通過特定的包覆工藝改善了材料的循環(huán)性能，并降低了首次不可逆容量損失，目前正在進(jìn)一步研究。

硫基正極材料

隨著電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池提出更高要求，當(dāng)前的鋰離子電池由于理論比容量的限制很難達(dá)到要求。而以硫?yàn)檎龢O的鋰硫電池，能量密度理論上高達(dá)2600Wh/kg，是現(xiàn)有動(dòng)力電池的10倍以上，有望顯著提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。此外硫還具有價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富、無毒等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)良的儲(chǔ)能材料，在減少化石燃料的使用以及減輕溫室效應(yīng)等方面將有非常光明的前景。因此，硫基材料受到了廣泛的關(guān)注。

單質(zhì)硫是目前比容量最高的正極材料，其理論質(zhì)量比容量高達(dá)1675mAh/g。但是，單質(zhì)硫的室溫電子電導(dǎo)率低（5.0×10?30S/cm，25），為電子絕緣體，不能單獨(dú)作為正極。其充放電過程中體積會(huì)發(fā)生膨脹，放電過程中產(chǎn)生的多硫離子會(huì)溶解發(fā)生擴(kuò)散遷移，這些都制約了硫基材料的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用。

目前，已經(jīng)規(guī)模化應(yīng)用的動(dòng)力鋰電正極材料，在國(guó)內(nèi)以磷酸鐵鋰為主，在國(guó)外以錳酸鋰和三元材料為主，這3種材料在各自應(yīng)用領(lǐng)域都有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料在基礎(chǔ)研究方面已經(jīng)沒有較大技術(shù)突破，其能量密度和各種主要技術(shù)指標(biāo)已接近應(yīng)用極限。而三元材料由于具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、較高的可靠性與一致性以及適中的成本等優(yōu)點(diǎn)，已成為動(dòng)力鋰電正極材料的主流，并將持續(xù)提升動(dòng)力電池的能量密度。

隨著我國(guó)新能源汽車進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，作為動(dòng)力鋰電池核心的正極材料，將迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇。作為動(dòng)力電池正極材料生產(chǎn)單位的江門長(zhǎng)優(yōu)實(shí)業(yè)也表示今后也會(huì)積極配合動(dòng)力電池企業(yè)發(fā)展，并在今后的發(fā)展中會(huì)努力的提升自己。