正极材料市场规模快速增长，新技术有望规模化应用.pdfVIP

动力电池中最关键的原材料 从电池技术来看，正极材料决定电池性能 正极材料为动力电池电化学体系提供锂离子。动力电池作为锂离子电池的一种产品形式，广泛应用 于新能源汽车和电化学储能领域。锂离子电池依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电， 因此也被称为“摇椅电池”。在充电过程中锂离子从正极中脱出，嵌入到负极中；在放电过程锂离子从 负极中脱出，回到正极中，完成一次充放电过程。在组成锂离子电池的原材料中，正极材料是锂的 化合物，为电池体系提供锂离子。因此，从锂离子电池的工作原理来看，正极材料是最关键的原材 料。 图表1. 锂离子电池工作原理示意图 www.tf.uni-kiel.de 正极材料按照晶体结构大致可以分为三类。正极材料根据材料晶体结构可以分为橄榄石结构、层状 结构和尖晶石结构。LiFePO 是一种典型的橄榄石结构，其晶体没有连续的FeO 共边八面体网络，故 4 6 不能形成电子导电，其导电性比较差。一般通过掺杂或包覆等手段来提升材料的电子导电性能。钴 酸锂和三元材料是典型的层状结构的电极材料，LiCoO2 在高电压下有很好的循环性能，但是钴具有 毒性、成本比较高。因此在其基础上采用镍和锰替代钴的方式发展出了三元材料，既能够提升材料 克容量，又能够降低材料成本。LiMn O 是典型的尖晶石结构电极材料，具有成本低、环境友好等优 2 4 点，但是该材料在高温下的循环性能较差。 图表2. 正极材料晶体结构分类 晶体结构 示意图 典型材料 优点 缺点 磷酸铁锂 橄榄石结构 安全性好 电子导电性差 磷酸锰铁锂 钴酸锂 层状结构 容量高 钴具有毒性、成本高 镍钴锰酸锂 尖晶石结构 锰酸锂 成本低，环境友好 循环寿命差 高工锂电，中银证券 2022 年6 月8 日 正极材料系列报告之二 6 图表3. 主要正极材料性能对比 克容量 电压平台 压实密度 材料 晶体结构 循环 3 安全性 mAh/g V g/cm 磷酸铁锂 橄榄石 140-150 3.2 ≥2000 2.2-2.3 优秀 三元NCM 层状 150-220 3.65 ≥1000 3.7-3.9