磷酸鐵鋰離子電池正極材料行業發展,鋰離子電池正極材料性能

磷酸鐵鋰離子電池正極材料行業發展，鋰離子電池正極材料性能。正極材料在鋰離子電池的總成本中占據40%以上的比例，正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一，也是目前商業化鋰電池中主要的鋰離子來源，其性能和價袼對鋰電池的影響較大。

　　磷酸鐵鋰離子電池正極材料行業發展

鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料占有較大比例,因為正極材料的性能筆直影響著鋰電池的性能，其成本也筆直決定電池成本高低。目前已經市場化的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產品。

由于鋰離子電池正極材料加工所需的鋰、鈷、錳、鎳等金屬資源豐富，消費類電子產品、新能源汽車等鋰離子電池其下游使用市場迅速擴張，近年來中國鋰離子電池正極材料行業不斷發展壯大。國內鋰電正極材料行業聚集度較高，已經形成了以京津地區、長江中下游地區和華南地區三大鋰電正極材料產業基地。

隨著新能源汽車行業的快速發展，我們假設2020年全球新能源汽車產銷量為300萬輛，均勻單車電池容量40KWH，那么到2020年全球車用動力電池需求預計為120GWH。那么全球鋰電池到2020年需求量約為240GWH，按照每KWH鋰離子電池需2.4kg正極材料來測算，全球正極材料需求在2020年將達到57.6萬噸，對應2016年產量，年復合增長率達到17.71%。因此目前來看，整個正極材料行業將來幾年內的行業需求增速小于行業擴產速度。

磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料在基礎研究方面已沒有太大技術沖破空間，其能量密度和主要技術指標已接近使用極限。從技術進步的角度看，三元鋰離子電池材料由于具有高能量密度、較長循環壽命、較高可靠性等優勢，逐漸成為動力鋰電正極材料的主流。

鋰離子電池正極材料的基本要求

第一，材料自身電位高，這樣才能與負極材料之間形成較大的電位差，帶來能量密度高的電芯設計；同時帶電離子嵌入脫出對電極電位影響小，則充放電過程，不會有過大的電壓波動，不會給系統內的其他電氣帶來不利影響。

第二，材料含鋰量高且鋰離子嵌入脫嵌可逆。這是高容量的前提。有些正極材料，理論容量很高，但是有一半的鋰離子，第一次嵌入以后就失去了活性。這樣的材料，是無法投入商用的。

第三，鋰離子擴散系數大，鋰離子在材料內部的移動更迅速，嵌入和脫嵌的能力強。是影響電芯內阻的因素，也是影響功率特性的因素。

第四，材料比表面積大，有大量的嵌鋰位置。表面積大，鋰離子電池的嵌入通道相對較短，則嵌入和脫嵌更容易。通道淺的同時，嵌鋰位置還要充分。

第五，與鋰離子電池電解液的相容性和熱穩定性好，這點是出于安全性考慮。正極材料與電解液不容易發生反應，以及在較高溫度下仍舊結構穩定并且依然不易與電解液反應。這樣的材質，不會為電芯額外的熱積累提供熱量，可以減少電芯進入自生熱階段的概率。

第六，材料易得，且出產性能好。成本低，材料容易出產成電極，且電極結構穩定，是材料得到推廣使用的有利條件。

正極材料對鋰離子電池性能有哪些影響？

電芯能量密度

每種正極材料都有其理論能量密度，選擇了一種正極材料，就選擇了電芯能量密度的上限。正極材料的用量設計和出產制作過程中的振實密度也對電芯成品的能量密度萌生影響。

電芯功率密度

不同的正極材料種類，決定了鋰離子電池充放電功率的大體范圍。材料的一些細節，作為輔助因素，也會對功率特性造成影響。比如，正極材料的晶體結構穩定性，顆粒尺寸，摻雜原子，碳包覆工藝，材料的制備辦法等。以上因素最終都是通過影響正極材料容納鋰離子的能力和脫嵌嵌入通道的通暢性來影響鋰離子電池的功率密度。

電芯循環壽命

影響電芯循環壽命的因素很多，與正極材料相關的，主要有正極材料活性物質在循環使用中的損耗，以及充放電過程中，材料結構的崩壞引發的正極容納鋰離子能力的衰減。而正極材料中的雜質成分，比如單質鐵和三價鐵，都會與電解液相互作用，萌生不良副反應，或者造成內部微短路。

鋰離子電池材料總體存在中低端產能過剩與高端產品供不應求的現狀。其中，正極材料、負極材料和電解液都已逐步自給，由于負極材料和電解液的技術壁壘相對較低，中國企業的成本優點分明在全球范圍內擁有較強的競爭力。三元材料發展迅猛逐步成為主流。

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