做动力锂电池的正极材料有哪些要求？

锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，其中，正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，且正极材料在锂电池总成本中占据1/3以上的比例，因此正极材料在锂电池中占据核心地位，提高锂离子电池正极材料的性能成为当今最为活跃的研究领域之一。

一、锂电池正极材料技术发展现状及趋势

（一）锂电池正极材料主要技术路线

在正极材料发展前进道路上，技术路线之争一直不断。目前，主流的正极材料包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）和三元材料（NCM/NCA）等四大类，就能量密度、成本、安全性、热稳定性和循环寿命来看，它们各有千秋，这也导致锂电池正极材料技术发展出现分化。

1、钴酸锂（LCO）是最早商业化的锂电正极材料，优点是充放电稳定、生产工艺简单，缺点是钴价格昂贵、循环寿命较低、环境污染严重，主要用于小电池领域及手机和平板电脑等IT 产品中，是消费电子产品领域的主流正极材料。

2、锰酸锂（LMO）优点是锰资源丰富、成本较低、环境友好、安全性较好，缺点是其能量密度较低、高温性能差、容量衰减明显，主要应用于小型锂电和动力电池产品。

3、磷酸铁锂（LFP）优点是安全性能好、循环寿命长、制造成本较低等，缺点主要是能量密度低、低温性能较差、高倍率放电性能差（放电电压低）等，主要应用于动力电池和储能电池。

4、三元材料（NCM/NCA）优点是能量密度高、容量大、稳定性好，缺点是高温性能差、安全性一般、制作工艺复杂、生产成本高，主要应用于动力电池产品，逐渐成为电动汽车的应用主流，近两年其市场占比不断提高。

总之，每种正极材料都有自己的优势和缺陷，有自身的应用领域和市场需求，从未来发展看，能量密度的提升将是锂离子电池正极材料的主要发展方向。

（二）动力锂电池正极材料的技术现状

新能源汽车对于动力锂电池提出了更高的要求，能量密度、成本、安全性、热稳定性、循环寿命是动力锂电池的5个关键性能指标。正极材料作为动力锂电池的核心，目前已大规模市场化应用的主要包括磷酸铁锂（LFP）、锰酸锂（LMO）和三元材料[镍钴锰酸锂（NCM）和镍钴铝酸锂（NCA）]三种类型。其中，磷酸铁锂和锰酸锂材料在基础研究方面已没有太大技术突破空间，其能量密度和主要技术指标已接近应用极限。从技术进步的角度看，三元材料由于具有高能量密度、较长循环寿命、较高可靠性等优点，逐渐成为动力锂电正极材料的主流。各类型动力锂电池正极材料性能对比见表1、2。

磷酸铁锂（LiFePO₄）材料具有原材料丰富、循环寿命长、安全性能好等诸多优点。但是由于磷酸铁锂电池一致性和能量密度较低，制约了其在电动汽车领域的发展。目前，业界一般认为磷酸铁锂比较适于储能系统，主要应用于基站和数据中心储能、家庭储能、风光电储能等领域。

磷酸铁锂的改进主要集中在表面包覆、离子掺杂和材料纳米化3个方面。随着研究工作的深入，当前磷酸铁锂材料的实际容量已经达到160mAh/g，十分接近170mAh/g的理论容量。如果材料的批次稳定性和制备成本能够进一步降低的话，该材料在储能系统等领域将有广阔的应用空间。

动力锂电池正极材料市场展望

近3年来，中国的新能源汽车产量出现了成倍的爆发式增长，目前中国已经成为新能源汽车最大生产 国。由于中国新能源汽车产业的快速发展，动力电池的需求也出现暴涨，导致在2015年中国出现动 力锂离子电池产能不足的状况，各家动力电池企业迅速扩充产能。2015年中国国内动力电池的产能 约为20GWh，2016年超过60GWh。新能源汽车的爆发性增长带来了整体锂电行业的持续高速发 展，预计2018年锂电总需求量将达到130GWh。2018年全球锂电正极材料预计将超过30万t。其中 三元材料将快速发展，年均复合增长率达到30%以上。未来NCM和NCA将成为车用正极材料主流， 预计2018年三元材料使用量占车用材料的80%左右。