三元材料成锂电池发展趋势

对于纯电动汽车来说，电池成本占总成本的42%左右，是占比最高的部分。电池由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。放电时锂离子与电子从负极脱出，电子经由外部电路到达正极，而锂离子则通过电解液进入正极。锂离子、正极材料以及电子在正极重新结合完成电流传导，隔膜则主要是将正极和负极隔离从而防止短路。

纯电动汽车的短板在于续航里程，未来提升竞争力的关键也就在于降低成本和提高里程。而正极材料决定着电池的容量（续航里程）、寿命等多方面核心性能，故而正极材料是电池最为重要的环节，成本占比高达30%-40%。隔膜技术壁垒和成本都比较高，难点在于微孔结构成型技术与基底材料，目前占比约20%。负极材料主要以石墨为主，电解液主要以六氟磷酸锂为主，成本占比相对较低，分别为15%和10%左右。

正极材料方面分歧比较大，总体来说三元材料逐渐成为正极材料的发展趋势。

※《一张图看懂锂电池正极材料》2016-1-18，警卫员，发布于新材料在线，责任编辑chungoo

正极材料种类较多，主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元锂，其中三元锂分为镍钴锰NCM以及镍钴铝NCA,，由于三元材料使用了钴等贵金属，故而成本相对较高。

磷酸铁锂是锂电池初期主导路线，主要由于其原材料价格低、寿命长、安全性能高，但其缺点恰恰在于能量密度最低，位于100-120Wh/kg区间，上限160Wh/kg，严重制约了续航里程。2017年工信部发布《汽车产业中长期发展规划》指出在2020年动力电池单体比能量需达到300Wh/kg，力争350Wh/kg，系统比能量力争260Wh/kg、2025年力争350Wh/kg,而现在技术水平下的磷酸铁锂相去甚远。

而三元锂电池比能量较高，位于150-200Wh/kg区间，故而市场占比逐年上升。但三元材料热稳定性相对较差，在200摄氏度下易分解氧气为电池高温助燃，而磷酸铁锂分解温度在700摄氏度并且不产生氧气。

目前基于安全性，商用车仍然较多使用磷酸铁锂，而乘用车逐步切换到三元锂路线。目前能量密度是最大的瓶颈，而三元锂路线的热稳定性短板则可以通过配套使用效率较高的热管理系统加以弥补。故而使得三元锂路线有望逐步成为后期技术主流路线。

从汽车厂商来看，比亚迪、上汽、北汽等厂商逐步从磷酸铁锂向三元锂过渡，并已有相应车型落地，而吉利、众泰以及奇瑞则直接切入三元锂电池。而国际主流厂商特斯拉Model S、宝马i3、日产Leaf均采用三元锂电池。而就目前来看，磷酸铁锂依然占据主流，2016年出货量高达20.33GWh,占比高达72.49%，而三元锂出货量为6.29GWh,占比22.44%仍然比较低。

所以，从上游金属资源角度，镍钴锰锂值得关注，对于各锂电池厂商的主导技术路线以及发展方向、技术水平也都值得更进一步研究。在此我们谨抛砖引玉、启迪思考。