三元材料潜力巨大，极具发展前景

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-09-14 10:02:02】【打印】【关闭】

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锂电三元材料潜力巨大，极具发展前景。三元正极材料相对磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等传统正极

材料而言，兼具镍、钴、锰或镍、钴、铝三种元素的特性，因而具有比容量高、循环性能好、成本

低等优点，被认为是最有可能取代目前商用钴酸锂、磷酸铁锂的新型正极材料。目前三元正极材料主要包括两种技术路线，即以镍钴锰酸锂为正极的NCM路线和以镍钴铝酸锂为正极的NCA路线。

NCM和NCA本质上都是为了解决钴酸锂（LiCoO2）或镍酸锂（LiNiO2）层状结构的稳定性问题，锰元素和铝元素在其中均起到支撑结构的作用，对容量的提升相对有限。通常情况下锰（Mn）为+4价，铝（Al）为+3价，两者化合价的不同对镍（Ni）和钴（Co）化合价的影响不同，进而对层

状化合物中阳离子的混排产生不同影响。其中锰的掺入可以引导锂和镍层间混合，因此改善材料的高温性能；铝的掺入则在一定程度上可以改善材料的晶格结构，减少塌陷，进而改善其循环稳定性。

三元材料利用组成元素的各自优势可以提高其综合性能

1、NCM有望成为国内主流

NCM即镍钴锰酸锂，分子式为LiNixCoyMnzO2，具有与LiCoO2较为类似的层状结构。NCM本质上结合了LiCoO2、LiNiO2以及LiMnO2三种传统正极材料的优势，由于Ni、Co、Mn之间相互协同，NCM体现出比容量高、循环性能好、价格便宜等明显高于单一正极材料的性能，此外这三种元素对整体材料性能的影响不尽相同，材料间的不同配比能满足不同的应用需求。目前主流的NCM型号（镍钴锰摩尔比）包括333型、523型、622型和有待开发的811型，随着镍含量递增，电池能量密度也相应得到提升。

Co：Co可以有效的稳定三元材料的层状结构，同时抑制阳离子的混排，促进Li+的脱嵌从而提高材料的电导性、改良材料的充放电循环性能，但Co含量过高会降低材料的可逆容量。

Mn：Mn一方面可以降低成本，另一方面能有效改善材料的结构稳定性，从而提高安全性能。但是锰含量过高会降低材料的克容量，同时容易产生尖晶石结构而破坏材料所需的层状结构。

Ni：Ni有助于提高材料的可逆容量，但过多的Ni会与Li+产生混排效应进而破坏材料的循坏性能与倍率性能，此外含Ni量过高会使材料的PH值过高。

此前市场对三元材料的最大担忧在于其安全性问题，而随着三元材料在动力领域安全性的逐步成熟，以及消费市场对续航里程需求的提升，国内车企也有望掀起由磷酸铁锂向三元材料变道的风潮。而在NCM、NCA这两类主流三元材料中，NCM虽然能量密度略低于NCA，但凭借稳定性更强、成本更低、加工简单等优势，NCM各项性能较为均衡，性价比最高，未来有望成为动力电池领域的主打材料。

2、NCA主要被国外垄断

NCA即镍钴铝酸锂，分子式为LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，克容量高，类似NCM811型，压实密度则接近523型，对水分环境非常敏感。其中Al作为掺杂，目的在于稳定晶格结构，减少塌陷。目前NCA主要做圆柱型电池，日韩高端的18650型电池均使用NCA，整个市场基本被日本化学、户田和住友金属三家垄断，松下、索尼则是NCA电池主要供应商，下游主要厂商为特斯拉，台湾也有少量应用。

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