DQZHAN訊：【干貨】一文帶你看懂正極材料的上游與下游
一、正極材料四大類
正極材料主要是為電池提供鋰離子，在充電時(shí)正極材料鋰離子脫離到負(fù)極，放電時(shí)鋰離子經(jīng)過電解液回到正極，使得負(fù)極材料在獲得與釋放鋰離子時(shí)相對正極材料產(chǎn)生電位差從而形成工作電壓。
電池的能量密度主要由正極材料決定。正極材料種類較多，主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰，其中三元鋰分為鎳鈷錳NCM以及鎳鈷鋁NCA，其中鎳鈷錳三元電池依據(jù)各個(gè)元素的相對占比可細(xì)分為NCM333、NCM523、NCM622以及NCM811，由于三元材料使用了鈷等貴金屬，因此成本相對較高。
二、正極材料發(fā)展?fàn)顩r
動力電池發(fā)展初期磷酸鐵鋰*為主流，主要由于其原材料國內(nèi)儲備豐富、循環(huán)壽命長且**性能優(yōu)異，但是磷酸鐵鋰能量密度較低，電池比能量位于100-120Wh/kg區(qū)間，上限*多達(dá)到160Wh/kg，從而制約純電動汽車的續(xù)航里程。
2017年工信部發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》指出在2020年動力電池單體比能量需達(dá)到300Wh/kg，力爭達(dá)到350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭達(dá)到260Wh/kg，而到2025年動力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到350Wh/kg，基于現(xiàn)階段的磷酸鐵鋰比容量正極遠(yuǎn)無法達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)。
三元鋰電池因?yàn)榫C合了鎳帶來的高容量、鈷和錳帶來的高材料穩(wěn)定性，綜合性能有所提升，尤其是比能量較高位于150-200Wh/kg區(qū)間，目前市場使用占比逐年提升，預(yù)計(jì)后期仍將持續(xù)上升。但三元材料的熱穩(wěn)定性相對較差，在200℃外界溫度下易分解釋放出氧氣從而為電池高溫助燃，而磷酸鐵鋰分解溫度約在700℃并且不會釋放氧氣，因此從熱穩(wěn)定性（同時(shí)也是**性）來看，磷酸鐵鋰優(yōu)勢顯著。
目前基于**性以及行駛里程較為固定的緣故，商用車仍然較多使用磷酸鐵鋰，而乘用車逐步由磷酸鐵鋰切換到三元鋰技術(shù)路線。對于三元鋰而言，鎳含量的提升能夠提升電池比容量，同時(shí)降低電池材料的成本，但也會進(jìn)一步降低熱穩(wěn)定性。
我們認(rèn)為，電池的容量和熱穩(wěn)定性是當(dāng)下電池所面臨的一對技術(shù)矛盾，而續(xù)航里程是純電動汽車當(dāng)下階段*為關(guān)注的核心指標(biāo)，在比能量和熱穩(wěn)定性的權(quán)衡上，正極材料的比能量提升技術(shù)難度邊際遞增，而熱穩(wěn)定性短板可通過配套使用效率較高的熱管理系統(tǒng)加以彌補(bǔ)。因此高比能量而熱穩(wěn)定性相對較弱的技術(shù)路線有望成為后期技術(shù)主流，具體表現(xiàn)為：一方面三元材料的使用占比提升，一方面“低鈷高鎳”化將成為三元電池的后期趨勢。
三、正極材料下游使用情況
從目前主流整車廠的電池技術(shù)路線可以看出，比亞迪、上汽、江淮以及北汽之前主要是以磷酸鐵鋰技術(shù)路線為主，目前比亞迪逐步擴(kuò)充三元鋰產(chǎn)能，后期磷酸鐵鋰產(chǎn)能主要分配給客車，而新擴(kuò)建的三元鋰產(chǎn)能主要分配給乘用車。上汽新推出的榮威ERX5搭載的同樣也是三元鋰電池，而之前的E550搭載的為磷酸鐵鋰，由此可見，比亞迪、上汽、北汽等主流整車廠的新能源乘用車逐步從磷酸鐵鋰開始向三元鋰過渡，并已有相應(yīng)車型落地。而吉利、眾泰以及奇瑞等整車廠則直接切入三元鋰電池。對標(biāo)國際主流的新能源車型特斯拉ModelS，寶馬i3、以及日產(chǎn)的Leaf均更加注重續(xù)航里程而采用三元鋰電池。
當(dāng)下磷酸鐵鋰是主流，技術(shù)路線商乘分化，客車以磷酸鐵鋰為主，乘用車以三元鋰（NCM）為主；從各個(gè)電池類型的出貨量來看，磷酸鐵鋰出貨量仍然占據(jù)主流，2016年磷酸鐵鋰出貨量達(dá)到20.33GWh，占比高達(dá)72.49%，三元鋰出貨量達(dá)到6.29GWh，占比達(dá)到22.44%，而其余的錳酸鋰、鈦酸鋰等目前占比仍然較小。
從細(xì)分車型來看，新能源乘用車三元電池使用占比已經(jīng)超過磷酸鐵鋰達(dá)到57%，而在新能源客車領(lǐng)域磷酸鐵鋰占比高達(dá)93%仍然是*為主流的電池技術(shù)路線。新能源客車之所以選擇磷酸鐵鋰，主要由于新能源客車對使用壽命、**性以及功率要求更高，續(xù)航里程以及運(yùn)營線路較為固定從而可以在電池容量上做出一定讓步。而乘用車作為個(gè)人使用，在下游充電樁尚未大面積普及時(shí)對續(xù)航里程要求較高，三元材料較弱的穩(wěn)定性可以通過搭載性能優(yōu)異的熱管理系統(tǒng)加以彌補(bǔ)。
