三元材料定義

    三元材料是指由三種化學成分(元素)，組分(單質及化合物)或部分(零件)組成的材料整體。在鋰電池的正極材料中其一般均指的是化學組成為LiNixXyCozO2的材料。其中X為Mn(錳)時就是NCM(俗稱鎳鈷錳酸鋰)，而X為Al(鋁)時指的就是NCA(俗稱鎳鈷鋁酸鋰)。NCM 和 NCA 本質上都是為了解決鈷酸鋰(LiCoO2)或鎳酸鋰(LiNiO2)層狀結構的穩定性問題。

    錳元素和鋁元素在其中均起到支撐結構的作用，其中錳的摻入可以引導鋰和鎳層間混合，因此改善材料的高溫性能;鋁的摻入則在一定程度上可以改善材料的晶格結構，減少塌陷，進而改善其循環穩定性。兩條技術路線本身并沒有什么高下之分，甚至NCM由于Mn的穩定性更好還可能有著安全性上的優勢，未來誰是三元材料的發展趨勢關鍵還是得看產業化應用后誰的Ni含量更高。

    三元材料技術路線

    目前三元正極材料主要包括兩種技術路線;即以鎳鈷錳酸鋰為正極的NCM路線和以鎳鈷鋁鋰為正極的NCA路線。

    (1)鎳鈷錳酸鋰(NCM)

    NCM根據組分可以分為兩個基本系列：

    低鈷的對稱型三元材料和高鎳的三元材料兩種類型。前者的Ni/Mn兩種金屬元素的摩爾比固定為1，以維持三元過渡金屬氧化物的價態平衡，代表性的產品是333和442三元材料。

    這類材料由于Ni含量較低Mn含量較高晶體結構比較完整，因此具有向高壓發展的潛力;高鎳的三元材料由于采用氫氧化物共沉淀工藝使得Ni，Co和Mn三元素在前驅體里面實現了原子尺度的均勻分布，高鎳三元目前有代表性的組分有622、701515和811這幾種。811的物性和NCA非常相似，在全電池中的實際克容量發揮可以超過190mAh/g相當可觀。

    雖然提高鎳含量可以提升容量，但負面作用也同樣非常明顯。隨著鎳含量的升高，Ni在Li層的混排效應也更加明顯，將直接惡化其循環性和倍率性能。而且提高鎳含量使得晶體機構穩定性變差，表面殘堿含量也隨之升高，這些因素都會導致安全性問題比較突出，尤其是在高溫測試條件下電芯產氣非常嚴重。

    鋰電池的需求增速在不斷加快

    從我國鋰電池應用領域看，動力、儲能以及3C等產業快速發展已成為驅動鋰離子電池產業發展的主要驅動力，且動力和儲能領域對鋰電池的需求增速在不斷加快。

    1)3C領域仍是鋰離子電池的最主要下游消費終端，但增速開始逐漸趨緩， 3C領域三元電池的使用量較少，主要是鈷酸鋰電池;

    2)新能源汽車市場快速發展，動力型鋰電池成為正極材料市場主要支撐，增量明顯。三元電池作為未來動力電池的主流發展方向將直接受益于新能源汽車市場的高速增長，也是未來三元材料需求的主要增長點;

    3)儲能蓄勢待發，成長空間即將打開。鋰電池最新消息預計2015-2018年儲能領域鋰電池正極材料的市場需求量年復合增速將超過40%。