锂离子电池正极材料的发展要求

锂离子电池正极材料的要求

锂离子电池的主要部件有正极、负极、电解液、隔膜等，锂离子能量的存储和释放是以电极材料的氧化还原反应形式实现的，正极活性物质是锂离子电池最为关键的核心材料。

一般而言，正极材料的关键性能指标有：化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。

在锂离子电池正极材料的研究方面，美国学者锂电池之父GOODENOUGH教授作出了巨大贡献：1980年在英国牛津大学就职期间发现了钴酸锂可用作锂电正极，次年他在LCO专利中提及镍酸锂作为正极材料的可行性；1983年，首次尝试将锰酸锂作为正极材料用于锂离子电池；1997年，他又开发出橄榄石结构正极材料磷酸铁锂。此外，为了解决镍酸锂性能不稳定问题，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授进行了大量的掺杂改性研究；1997年，日本户田公司率先申请了最早的镍钴铝酸锂专利；1999年，新加坡大学的刘昭林、余爱水等人在镍钴酸锂基础上引入Mn改性，最早报导了镍钴锰酸锂。

锂离子电池正极材料发展趋势

凭借过去的高速增长，中国成为全球正极材料的主要市场。2014年中国正极材料同比增长20.24%，占全球市场的43.77%，虽然相对于2013年，所占比重有所下降，但仍为全球正极材料的第一大供应国。

2014年中国正极材料供应量占比的下滑，主要是因为在消费类电池方面，全球主要的锂离子电池生产商三星SDI和LG化学一直通过采购中国企业的正极材料产品来降低成本，在经历的持续几年不断的压价之后，中国企业已经难以承受，在这种情况下，他们开始自己生产正极材料，以求进一步降低电池制造成本，由此导致中国正极材料供应量占比的下滑。

2015年中国正极材料产量为10.65万吨，占全球产量的47.67%，中国正极材料占比大幅提升，主要源于国内新能源汽车爆发式增长，带来磷酸铁锂、镍钴锰酸锂出货量的快速增加。

国内外正极材料产品结构有所不同。在国外正极材料市场，国外主要正极材料企业以生产三元材料为主，2015年镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等三元材料合计产量为5.83万吨，占比49.87%，其次为钴酸锂，2015年产量为3.05万吨，占比26.09%，而磷酸铁锂产量虽然是各正极材料中增长较快的，同比增长86.14%，但占比仍较小，为11.72%。

在中国正极材料市场，国内主要正极材料企业以生产磷酸铁锂为主，2015年产量为3.58万吨，占比33.62%，且其产量增速也是最快的，为165.19%；其次为钴酸锂，2015年产量为3.32万吨，占比31.17%；三元材料中，以镍钴锰酸锂为主，国内在镍钴铝酸锂领域基本上处于空白的状态。