中國粉體網訊 鋰離子電池可以說是目前世界上應用最成熟最廣泛的新能源，如手機電腦等便攜式電子產品，電動汽車，電動工具，儲能項目。特別是當前中國政府和資本瘋狂投資支持新能源汽車和動力電池產業，這也推動著鋰電材料產業的快速發展！
鋰電池附加值較高，而電極材料占成本70%以上，決定著鋰電池的性能。本文簡單介紹一下鋰電池電極材料及其發展趨勢，望對業內人士有所幫助！
【正極材料篇】
鋰離子電池對正極材料的要求：
比能量高、比功率大、自放電少、價格低廉、使用壽命長，安全性好。
常見的正極材料及其性能比較
磷酸鐵鋰 | 錳酸鋰 | 鈷酸鋰 | 鎳酸鋰 | 鎳鈷錳三元材料 | ||
材料主成分 | LiFePO4 | LiMn2O4 | LiMnO2 | LiCoO2 | LiNiO2 | LiNiCoMnO2 |
理論能量密度（mAh/g） | 170 | 148 | 286 | 274 | 274 | 278 |
實際能量密度（mAh/g） | 130-140 | 100-120 | 200 | 135-140 | 190-210 | 155-165 |
電壓（V） | 3.2-3.7 | 3.8-3.9 | 3.4-4.3 | 3.6 | 2.5-4.1 | 3.0-4.5 |
循環性（次） | ＞2000 | ＞500 | 差 | ＞300 | 差 | ＞800 |
過渡金屬 | 非常豐富 | 豐富 | 豐富 | 貧乏 | 豐富 | 貧乏 |
環保性 | 無毒 | 無毒 | 無毒 | 鈷有放射性 | 鎳有毒 | 鈷、鎳有毒 |
安全性能 | 好 | 良好 | 良好 | 差 | 差 | 尚好 |
適應溫度℃ | -20~75 | ＞50快速衰減 | 高溫不穩定 | -20~55 | N/A | -20~55 |
鋰電材料生產工藝流程：
其中粉碎分級設備處在流程的末端，對最終產品的性能影響很大，因此電極材料的加工是一個重要環節，電池正極材料生產線中粉碎階段國內常見的幾種生產工藝：
優點：產品純度最高，粉碎過程中攝入金屬等雜質最低
設備故障率低，生產安全性和穩定性高。
缺點：耗能高
氣流粉碎機串聯分級機原理圖：
機械粉碎機：
優點：粒形較好，耗能較低
缺點：陶瓷內襯和磨塊易碎，存在安全隱患。
高速碰撞和剪切粉碎方式容易帶入雜質。
機械磨配分級機原理圖：
正極材料電鏡掃描圖：
目前正極材料主要集中在中、日、韓三國。正極材料行業形成寡頭壟斷的局面，日韓企業在技術水平和工藝控制上實力較強，而中國雖然有200多家正極材料生產企業，但廠家產品同質化嚴重，毛利率低于10%，其中磷酸鐵鋰的產能過剩最為嚴重。目前國外主要正極材料企業以生產三元材料為主，國內主要正極材料企業以生產磷酸鐵鋰為主，中國企業扎推于中低端市場的同時，高端產品供應不足。
發展趨勢：目前市場上主流新能源汽車的動力電池正極材料的選擇以三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰為主。在動力電池領域，磷酸鐵鋰正極材料擁有超長的循環壽命、極好的安全性能、較好的高溫性能和相對低廉的價格，并且磷酸鐵鋰材料其低溫性能和倍率放電已經可以達到鈷酸鋰的水平，但由于能量密度的缺陷，同時其產品一致性和低溫性能差，正在逐步被三元材料取代。
而隨著動力電池對于功率和能量密度要求不斷提高，國內動力電池正極材料將向三元材料方向發展，總發展方向為高電壓、高能量、高功率和寬溫度范圍，有業內人士表示，三元電池能量密度提升空間要大于磷酸鐵鋰，要達到國家對于動力電池的新要求，未來電池正極材料要走三元材料的路線。
【負極材料篇】
理想中的鋰離子電池負極材料：
（1） 大量Li+能夠快速、可逆的嵌入和脫出，以便得到高容量密度。
（2） Li+嵌入、脫出的可逆性好，立體結構沒有或者變化很小。
（3） Li+嵌入、脫出過程中，電極電位變化盡量小，保持電壓平穩。
（4） 具有較好的表面結構，固體電解質中間相穩定、致密。
（5） Li+在電極材料中具有較大擴散系數，變化小，便于快速充放電。
負極材料常見分類：
現如今大規模商業化的負極材料只有兩大類，那就是石墨類碳材料和LTO。其他負極材料包括Si類，Sn等合金負極材料。
常見負極材料市場應用占比：
資料來源：浙商證券，數據僅供參考
發展趨勢：以傳統石墨為主，行業集中度繼續提高。鋰離子電池負極材料未來將向著高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環性能等方面發展。而隨著石墨資源瓜分完畢，企業間焦點將重新回到技術方面，重點將朝著高比容量、高充放電效率、高循環性能和較低成本的方向發展。
其中碳材料的研究開發相當活躍并在Si/C摻雜和石墨改性、軟硬碳和碳納米材料方面取得了很大的進展，其他材料的研究也為鋰離子電池負極材料提供了更多的選擇。
其中鈦酸鋰材料目前也已經商業化使用，其中國內代表性的電池企業就是最近比較火的董小姐收購的珠海銀隆和微宏動力了。
LTO材料結構零應變被認為是比碳更安全、壽命更長的負極材料。但是同樣的人無完人，物無完物，鈦酸鋰負極鋰離子電池在充放電及儲存過程中由于水分，雜質，界面反應等極易發生氣脹，未來究竟如何，還需拭目以待！
綜述：正負極材料是決定動力電池性能的關鍵，國內主要正極材料企業以生產磷酸鐵鋰為主，但有業內人士表示，三元電池能量密度提升空間要大于磷酸鐵鋰，要達到國家對于動力電池的新要求，未來電池正極材料要走三元材料的路線。目前負極材料依然以傳統石墨為主，鈦酸鋰勢頭很猛，相信在不久的將來必將突破技術壁壘，至于鈦酸鋰負極的未來如何，就需要市場去驗證了！
