我国锂电池正极材料全球定位及技术突破方向

国内学术研究机构前瞻产业研究院近日发布调研报告，就锂电池正极材料现状及其技术突破方向发表观点，认为：虽然锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈，尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。
    为了认识锂电池正极材料，让我们首先全面认识一下锂电池。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。
    锂电池的安全性、可靠性问题是产业化过程中决定性的问题，而这正是正极材料要解决的。锂电池是高容量、高电压、高能量密度的电池，而且高能量密度是由于高电压、高容量导致的。锂电池安全性问题是它本身的内部因素决定的。
    前瞻产业研究院的报告显示，目前在国内已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。它们的应用范围一般是：钴酸锂是目前便携式电子产品电池主要用的材料，锰酸锂是电动公交车上使用的正极材料，三元材料厂是高功率的材料，现在主要用到混合动力车、电动工具上，磷酸铁锂电池被作为中国动力锂电池的主要发展方向，是安全性最高的，不过它的缺点也是明显的，即低电压，与其它三种正极材料形成的3.7V锂电池相比，磷酸铁锂电池的电压只有3.2V，而未来电池发展的趋势就是做的更小更轻，实现这一目标重要的一点就是电压要高，电压高能量密度就高了，就能在较小的体积下储备更多的电能，如何改变磷酸铁锂电池的笨重形象，将是国内动力锂电池企业必须面对和解决的问题。同时，磷酸铁锂电池的低温性能差，在零下20度的时候，磷酸铁锂电池已经不能工作了，但锰酸锂仅有一些电压的下降，容量的衰减非常有限。可以预期的是，5V以上的尖晶石材料作为第2代材料会在以后的锂电池正极材料中推出。
    全球范围来看，锂电池企业主要集中在日本、中国和韩国，相应的锂电池正极材料的生产也主要集中在以上国家。由于锂电池正极材料生产所需的锂、钴、锰、镍等金属资源丰富，近年来我国锂电池正极材料行业不断发展壮大，已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地，并进而带动了储能电池和动力电池应用市场的迅速发展。具体来说，手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机等消费电子产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求使我国电池新材料市场不断扩大，而新能源汽车的大规模商业化更将为锂电池正极材料带来新机遇。
    国际上对于锂电池技术的争夺主要是围绕锂电池正极材料而展开的，因为在锂电池正极材料领域，任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展，比亚迪把磷酸铁锂引入动力锂电池的正极材料技术中，开启了一个中国新能源汽车的时代，就充分说明锂电池技术突破的方向在正极材料，对磷酸铁锂电池而言，如何提升或者开发出基于现有水平的高电压（比如5V）材料又是正极材料的突破方向。