動力鋰電池材料路線之爭 中日韓三元材料大戰(zhàn)

       在嘗試了市面上超過300種電池后，特斯拉才認(rèn)定三元鋰電池。

       特斯拉電池技術(shù)總監(jiān)Kurt Kelty給出的理由是：能量密度更大且穩(wěn)定性、一致性更好；可以有效降低電池系統(tǒng)的成本；尺寸小但可控性和安全性都不斷提高。

       事實證明，Kurt Kelty的選擇絕對正確。

       在特斯拉從首款車型Roadster向目前最風(fēng)靡的Model S“轉(zhuǎn)型”的4年時間里，電池組成本已經(jīng)下降了約44%，并且會繼續(xù)下降。

       現(xiàn)在，MODEL S續(xù)航里程能夠達(dá)到486公里，電池容量達(dá)到85kWh（1kwh=1度），采用8142個3.4AH（AH，安時數(shù)，是反映電池容量大小的指標(biāo)之一）的 松下18650型電池。工程師們將這些電池以磚、片形式逐一平均分配，最終組成一整個電池包，放置于車身底板。

       就在7日，特斯拉發(fā)布今年第一季度財報，首席執(zhí)行官馬斯克說，特斯拉與松下達(dá)成協(xié)議，將建造一座耗資約50億美元的超級鋰離子電池廠。

       當(dāng)特斯拉MODEL S在高速公路上飛馳的時候，各方對三元鋰電池的關(guān)注度也以幾何級數(shù)飛增。

       三元聚合物鋰電池

       是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領(lǐng)域廣泛被使用。

       “用蘋果和安卓（智能手機）的都是好孩子，因為每天必須按時回家……充電。”

       這個流傳甚廣的段子不僅調(diào)侃了當(dāng)下人們對電子產(chǎn)品嚴(yán)重的依賴性，更有意思的是，它還折射了一種科技界的流行癥——對電池容量小、充電次數(shù)頻繁的焦慮。

       焦慮癥蔓延的時候，特斯拉出現(xiàn)了，還帶來一個救星：三元鋰電池。

       “旋風(fēng)”突襲之前，有關(guān)電池以及充電問題的討論被不斷放大，篇幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過特斯拉汽車的其他性能。但很快，當(dāng)特斯拉最知名車型MODEL S采用三元鋰電池（即以鎳鈷鋁三元材料為正極材料的鋰電池）的消息傳出，整個電池業(yè)豁然開朗。

       大而化小。這款應(yīng)用于電動汽車的技術(shù)，適時緩解了從智能手機到可穿戴設(shè)備，甚至充電寶等小型電子產(chǎn)品的“充電焦慮癥”。鋰電池，也正式迎來三元材料時代。

       正極材料鋰電池之心

       我們的手機里、手表里、平板電腦里，鋰電池無所不在。

       這種在當(dāng)代被廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品，據(jù)考證靈感最早來源于愛迪生。他曾使金屬鋰和二氧化錳發(fā)生作用，產(chǎn)生放電反應(yīng)。

       經(jīng)過這么多年的技術(shù)發(fā)展和改進，今天，一顆合格鋰電池的基本組成包括外殼、正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等。其中，正極材料對于鋰電池的能量密度、安全性、循環(huán)壽命等起著決定性作用，占鋰電池成本的40%，其技術(shù)發(fā)展也變得尤為關(guān)鍵。

       目前，主流的正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。就能量密度、成本、安全性、熱穩(wěn)定性和循環(huán)壽命來看，上述主流正極材料的表現(xiàn)各有千秋，這也導(dǎo)致動力鋰電池正極材料技術(shù)路線出現(xiàn)分化。

       但無論如何，對鋰電池而言，鈷金屬是必不可少的材料。

       不過，金屬鈷一方面價格高昂，一方面存在毒性，無論技術(shù)領(lǐng)先的日韓企業(yè)還是國產(chǎn)電池廠商近年來都致力于電池“少鈷化”。

       在這種趨勢下，以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料制備而成的鎳鈷錳酸鋰三元材料漸漸受到推崇。從化學(xué)性質(zhì)角度出發(fā)，三元材料屬于過度金屬氧化物，電池的能量密度較高。

       盡管在三元材料中，鈷的作用仍不可缺少，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?？刂圃?0%左右，成本顯著下降。而且同時兼具鈷酸鋰和鎳酸鋰的優(yōu)點。

       隨著近年來國內(nèi)外廠商不斷加碼生產(chǎn)，以三元材料為正極材料的鋰電池取代商用鈷酸鋰的趨勢已十分明顯。

       大到電動汽車，小到智能手機、可穿戴設(shè)備或者充電寶，這種新型技術(shù)都完全適用。