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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)較高。
二、正極材料發(fā)展?fàn)顩r
動(dòng)力電池發(fā)展初期磷酸鐵鋰*為主流，主要由于其原材料國(guó)內(nèi)儲(chǔ)備豐富、循環(huán)壽命長(zhǎng)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(dòng)汽車的續(xù)航里程。
2017年工信部發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》指出在2020年動(dòng)力電池單體比能量需達(dá)到300Wh/kg，力爭(zhēng)達(dá)到350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg，而到2025年動(dòng)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(wú)法達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)。
三元鋰電池因?yàn)榫C合了鎳帶來(lái)的高容量、鈷和錳帶來(lái)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(chǎng)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(duì)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(huì)釋放氧氣，因此從熱穩(wěn)定性（同時(shí)也是**性）來(lái)看，磷酸鐵鋰優(yōu)勢(shì)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(duì)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(huì)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(duì)技術(shù)矛盾，而續(xù)航里程是純電動(dòng)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(guò)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(duì)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(shì)。
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(jiàn)，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(kāi)始向三元鋰過(guò)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(duì)標(biāo)國(guó)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(lái)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(lái)看，新能源乘用車三元電池使用占比已經(jīng)超過(guò)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(duì)使用壽命、**性以及功率要求更高，續(xù)航里程以及運(yùn)營(yíng)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(duì)續(xù)航里程要求較高，三元材料較弱的穩(wěn)定性可以通過(guò)搭載性能優(yōu)異的熱管理系統(tǒng)加以彌補(bǔ)。
