三元锂电池成为行业最优选？材料科学告诉你为什么

正极材料 锂电池之心

　　我们的手机里、手表里、平板电脑里，锂电池无所不在。

　　这种在当代被广泛应用的产品，据考证灵感最早来源于爱迪生。他曾使金属锂和二氧化锰发生作用，产生放电反应。

　　经过这么多年的技术发展和改进，今天，一颗合格锂电池的基本组成包括外壳、正极材料、负极材料、隔膜、电解液等。其中，正极材料对于锂电池的能量密度、安全性、循环寿命等起着决定性作用，占锂电池成本的40%，其技术发展也变得尤为关键。

　　目前，主流的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及镍钴锰酸锂三元材料等。就能量密度、成本、安全性、热稳定性和循环寿命来看，上述主流正极材料的表现各有千秋，这也导致动力锂电池正极材料技术路线出现分化。

　　但无论如何，对锂电池而言，钴金属是必不可少的材料。

　　不过，金属钴一方面价格高昂，一方面存在毒性，无论技术领先的日韩企业还是国产电池厂商近年来都致力于电池“少钴化”。

　　在这种趋势下，以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成的镍钴锰酸锂三元材料渐渐受到推崇。从化学性质角度出发，三元材料属于过度金属氧化物，电池的能量密度较高。

　　尽管在三元材料中，钴的作用仍不可缺少，但质量分数通常控制在20%左右，成本显著下降。而且同时兼具钴酸锂和镍酸锂的优点。

　　随着近年来国内外厂商不断加码生产，以三元材料为正极材料的锂电池取代商用钴酸锂的趋势已十分明显。

松下曾在2010年向特斯拉投资3000万美元，成为其股东之一。并且于2011年达成战略协议，将负责特斯拉今后5年全部车辆的电池供应。

　　电池行业人士告诉记者，鉴于特斯拉和松下在三元材料电池方面的合作，再加上特斯拉建设超级电池厂这一大手笔。未来，三元材料电池将进入一个全新的发展高峰。

　　值得注意的是，除了特斯拉MODEL S，有消息称雪佛兰Volt 沃蓝达汽车采用的是LG化学提供的三元正极材料电池。电池保质期达到8年，行程可达16万公里左右。2011年，雪佛兰Volt 沃蓝达从位于上海金桥的通用汽车中国总部出发，途经多种路况，完成了约248公里省道的不间断行驶，也在一定程度上证明了这种电池高效的性能。

　　“虽然国内电动车厂商（比如比亚迪）主流观点仍是坚持采用磷酸铁锂（材料制造商如天津斯特兰科技）电池，但也有部分电池厂商明显踏上了追随日韩企业的步伐，把重点对准了三元材料。”有研究人士说。

　　可以预见，未来随着电动汽车的普及，三元材料的需求量必将进一步上升。而且，三元材料还将在复合电池材料中占据一席之地，以更好地平衡成本和性能。

　　大到电动汽车，小到智能手机、可穿戴设备或者充电宝，这种新型技术都完全适用。