一、 鋰電池的概述

（一）鋰電池的基本結構及原理

（二）鋰電池的主要形態

（三）鋰電池的成本組成

二、 鋰電池正極材料的技術路線

（一）鈷酸鋰

（二）錳酸鋰

（三）磷酸鐵鋰

（四）三元材料

（五）技術路線優缺點

三、 鋰電池正極材料的未來趨勢

（一）相關市場數據

（二）相關政策影響

四、 鋰電池正極材料主要企業

（一）2016年正極材料企業排名

（二）2017年前三季度正極材料企業排名

（三）正極材料主要廠商

1、 鋰電池的概述

（一）鋰電池的基本結構及原理

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。

鋰電池的一般由五部分組成：正極材料、負極材料、隔膜、電解質、電池殼體等，圓形鋰電池的結構示意圖如下：

（二）鋰電池的主要形態

鋰電池根據封裝形態的不同主要分為兩種，金屬外殼封裝及軟包封裝。兩者的差別除了外殼材料不同，其封裝方式也不同。軟包電芯用鋁塑包裝膜作為封裝材料，主要采用熱封裝方式，而金屬外殼電芯一般使用鋼殼或者鋁殼，采用焊接（激光焊）這一封裝方式。鋁塑包裝膜示意圖如下：

金屬外殼封裝主要包括圓形鋰電池、方形鋰電池兩種，圓形鋰電池根據具體型號的不同，可以分為18650和21700兩種主流型號。

18650電池：18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當年為了節省成本而定下的一種標準性的鋰離子電池型號，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。

21700電池：為特斯拉與松下聯合研發，21表示表示直徑為21mm，70表示長度為70mm，0表示為圓柱形電池。

（三）鋰電池的成本組成

目前鋰電池企業的成本大約為1.2元/Wh。在車用動力電池成本結構中，材料成本占比接近75%，人工成本、制造成本（除人工成本之外的與電池制造直接相關的成本，如廠房、設備、能源等）、其他成本（主要包括資金使用成本、環保成本等）在內總共占比約25%，鋰電成本結構如下圖所示：

在鋰電池的材料成本構成中，正極材料約占據了43%的成本, 正極材料的性能和價格直接決定了鋰電池的性能和價格。

從材料角度來看，1kWh動力電池大約需要用到2.3～2.5kg正極材料，正極材料的成本主要由碳酸鋰和各種對應的前驅體材料構成；1kWh動力電池大約需要用到1.3～1.4kg負極材料；電解液的用量根據所使用正極材料的不同而有較大差異，1kWh動力電池中，有1.2kg的（如Leaf用的錳酸鋰電池），也有1.6kg的（如Volt用的錳酸鋰+NCM三元電池），也有2.16kg的（如秦PHEV用的磷酸鐵鋰電池）；不同動力電池產品對隔膜材料的用量同樣也有較大差異，以代表性企業為例，1kWh動力電池中，AESC的錳酸鋰電池大約要用12.5平米的隔膜，LG化學的“錳酸鋰+三元”電池接近19平米，而比亞迪的磷酸鐵鋰電池則需要23.5平米。

2、 鋰電池正極材料的技術路線

目前來說，主流的商業化鋰電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等，主要的性能對比如下：

（一）、鈷酸鋰

從鋰離子電池商業化以來，鈷酸鋰一直作為正極材料的主流被應用，其主要技術發展發生在 2000年前后的高密度化合成工藝，通過提高燒結溫度和增加燒結次數，合成出十幾微米以上的單晶一次晶粒，將鈷酸鋰電極的壓實密度提高到 4.0g/m3以上。鈷酸鋰在高電壓下結構不穩性，因此其工作電壓較低，鈷酸鋰最大的缺點體現在結構穩定性、熱穩定性、過充安全性差。鈷酸鋰主要運用在小電池，如手機、電腦電池等。

（二）、錳酸鋰

錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的集中研發是在20世紀90年代初，其在高溫下與電解液相容性差，致使結構不穩定，導致容量衰減過快。高溫循環差的缺點一直限制著該材料在實際鋰離子電池中的使用。90年代中后期，眾多學者發現采用元素摻雜可有效地改善錳酸鋰的高溫循環，尤其鋁（Al）的摻雜對錳酸鋰高溫電化學性能的改善最為有效，由此也推動了錳酸鋰產業化的進程。目前已有少量企業國內可以制備出可供鋰離子動力電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的摻雜型錳酸鋰材料，并應用到動力型鋰電池上。

（三）、磷酸鐵鋰

20世紀90年代，由于被認為是電子絕緣體以及脫嵌鋰過程中的兩相反應導致鋰離子擴散速度等原因而沒有受到重視，但從21世紀初，部分學者利用碳包覆技術改善了它的電化學性能后，該材料成為鋰離子電池正極材料研發的熱點和重點。磷酸鐵鋰具有結構穩定性和熱穩定性高、常溫循環性能優異等特點，并且存在鐵（Fe）和磷（P）的資源豐富、對環境友好等優勢，是最近幾年國內普遍選擇磷酸鐵鋰作為鋰離子動力電池的發展方向。

（四）、三元材料

受錳酸鋰等單質材料摻雜技術的啟發，多元金屬復合氧化物（即三元材料NCM、NCM等）的研發、應用及生產推廣開始很快興起，由于三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優點,形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔體系, 故存在明顯的三元協同效應，使其綜合性能優于單組合化合物，因此，近兩年來成為國內鋰電池正極材料的研究重點，并隨著生產技術工藝的進步，開始大量推向市場，并在動力型鋰電池市場占據了重要的位臵，也在消費型鋰電池市場開始慢慢取代鈷酸鋰。

（五）技術路線優缺點

各技術路線的優缺點及主要應用領域如下：

3、 鋰電池正極材料的未來趨勢

（一）相關市場數據

2016 年，我國鋰電池正極材料產量為16.16 萬噸，同比增長43.14%；2010 年至2016 年，年復合增長率高達36.48%。行業產值則從2010 年的57 億元增長到2016 年的208 億元，年復合增長率高達24.08%。

我國鋰離子電池正極材料產量及增速

我國鋰離子電池正極材料產值及增速

目前國內動力型鋰電池主要以鐵系和三元系為主，近兩年磷酸鐵鋰和三元材料成為鋰電池正極材料中增長最快的兩種材料。2016 年兩者的出貨量增速均超過45%，具體來看，磷酸鐵鋰的產量（含企業自產）5.7 萬噸，同比增長75%，磷酸鐵鋰大幅增長主要受動力電池及儲能鋰電池帶動。三元材料產量5.43 萬噸，同比增長49%，增長主要受新能源乘用車、鋰電自行車、中低端數碼鋰電池等市場帶動，其中，磷酸鐵鋰目前在正極材料生產總量中占比最大，2016 年占比達到35.27%。

我國各種類型動力鋰電池產量情況

（二）相關政策影響

隨著三元材料在動力電池領域安全性逐步成熟，消費者對新能源汽車的續駛里程提出了更高的要求。政策上，主管部門對新能源汽車的續駛里程提出了相應的要求和技術指標限制，并做出了相應的規劃。

2016年10月26日，在中國汽車工程學會年會上，《節能與新能源汽車技術路線圖》發布，其中計劃2020年的純電動乘用車動力電池的能量密度目標為300Wh/kg，2025年目標為400 Wh/kg，2030年目標為500 Wh/kg。

從國家補貼政策上，2016年12月30日發布的新能源汽車補貼新政策《關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》(財建?2016?958號)，對申請補貼的新能源汽車提高了要求，從整車能耗、續駛里程、電池性能、安全要求等多方面提高了財政補貼準入門檻，對“騙補”行為“嚴防死守”。比如，新能源乘用車要求，電池系統的質量能量密度不低于90Wh/kg，對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補貼，部分達不到能量密度要求的磷酸鐵鋰電池車型將被淘汰出局，為三元電池帶來了發展機遇。

受政策及終端長續航里程訴求等影響，新能源汽車動力電池對電池能量密度要求不斷提高，國內企業在高能量密度電池技術上加大投入，乘用車用三元電池比例上升。

隨著國家對鋰電池能量密度的要求不斷提高，并且三元材料本身安全性問題得到逐步改善，預計未來三元材料會成為新能源動力電池的主流。

4、 鋰電池正極材料主要企業

（一）2016年正極材料企業排名

根據2016年的統計數據，國內各種正極材料技術路線企業排名如下：

從三元材料企業來看，2016年長遠鋰科以12.05%的市場份額在國內所有三元材料企業中排名第一，其次分別為當升科技（300073.SZ）、湖南杉杉（600884.SH子公司）和廈門鎢業（600549.SH）。

從鈷酸鋰（LCO）企業來看，廈門鎢業(600549.SH) 以18.04%的市場份額在國內所有的鈷酸鋰（LCO）企業中排名第一，其次為分別為天津巴莫、湖南杉杉和北大先行。

從磷酸鐵鋰（LFP）企業來看，比亞迪（002594.SZ）自產自用整體市場份額約為14.13%，而安達科技(830809.OC)依托比亞迪，其市場份額排名第二達到12.72%，其次分別為貝特瑞（835185.OC）、北大先行。

從錳酸鋰（LMO）企業來看，青島乾運以25.02%的市場份額排名第一，其次分別為湖南杉杉、湖南瑞翔和河北強能。

（二）2017年前三季度正極材料企業排名

根據公開資料，2017年1-9月，國內正極材料企業排行榜如下：

1、鈷酸鋰方面；產量同比增加了6.95%、產量從2016年前三季度的52550噸的產量上漲到2017年前三季度的56200噸。產量由于數碼3C等電子產品的市場需求穩定而無較大幅變化。從匯總數據來看；生產同比產量排名穩定、企業產量方面都有所增加，但企業增產幅度較小。

2、錳酸鋰方面；湖南杉杉在2017年前三季度錳酸鋰產量方面，無實際的產出。其他企業在產量方面也沒有增產跡象，行業整體產量同比下滑了22.62%。

3、磷酸鐵鋰方面；雖然隨著2017年初隨著政策對NCM材料的解禁，以及將重點放在鋰電池的能量密度上面；并指出在 2020 年動力電池單體比能量需達到 300Wh/kg，力爭達到 350Wh/kg，系統比能量力爭達到 260Wh/kg，而到 2025 年 動力電池系統比能量達到 350Wh/kg，現階段的LFP比容量無法達到該標準，政策以補貼為驅動，導致曾在2016年“火熱”的磷酸鐵鋰供不應求的場面，在今年冷了下來。產品價格方面同期每噸報價同比下降1000元左右，LFP生產企業目前一方面尋求技術改進提高LFP容量；近期國能的一款磷酸鐵鋰動力電池系統集成能量密度可以做到160Wh/kg，以及湖南金鋰目前在準備量產的單晶型的磷酸鐵錳鋰等，一方面LFP 部分企業也在積極布局NCM體系，在擴產LFP產量同時也在擴產NCM產能。產量方面；同比有75.4%的增漲。在LFP材料看法上；目前企業都比較樂觀，有目前對客車市場的需求量支撐以及未來儲能方面預估的增量的到來都比較看好。

4、三元材料方面；同比產量有91.85%的增幅，得益于政策持續在高能量密度鋰電池的不斷驅使以及鋰電企業產量方面持續的擴產。三元材料從523向622比重開始側重，三元811基本在送樣，NCA在布局產能或者項目在建。正極材料方面受制于資源端的限制也越來明顯、企業在尋求與資源端戰略合作和布局鋰電回收的企業動作頻繁。

（三）正極材料主要廠商

據財富證券2017年7月21日研報，中國電池網和賽迪顧問的評選出2016年國內十大正極材料企業，其產能占比接近27%。