动力电池：高镍三元是主要发展方向！

动力电池产业的技术创新是从国家到企业都在努力的方向。

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等“四大材料”组成。

放电时锂离子与电子从负极脱出，电子经由外部电路达到正极，而锂离子则通过电解液进入正极。锂离子、正极材料以及电子在正极重新结合完成电流传导，隔膜主要是将正极和负极隔离从而防止短路。

目前负极材料的研发和生产已比较成熟。而正极材料、隔膜和电解质是锂离子电池的核心材料，占据电池成本的70%；其中又以正极材料附加值最高，约占锂电池成本的30%。

图：动力电池各环节成本占比

这三种核心材料的技术突破，将对锂离子动力电池的性能提升起到重要推动作用。电芯封装环节采取不同工艺和相应材料，也对锂电池的性能产生影响。

正极材料：高镍三元是主要发展方向

正极材料种类较多，主要包括磷酸铁锂（LFP）、锰酸锂（LMO）、钴酸锂（LCO）以及三元锂，其中三元锂分为镍钴锰NCM以及镍钴铝NCA，其中镍钴锰三元电池依据各个元素的相对占比可细分为NCM111、NCM333、NCM523、NCM622以及NCM811，由于三元材料使用了钴等贵金属，因此成本相对较高。

动力电池发展初期磷酸铁锂最为主流，主要由于其原材料国内储备丰富、循环寿命长且安全性能优异，但是磷酸铁锂能量密度较低，电池比能量位于100-120Wh/kg区间，上限最多达到160Wh/kg，从而制约纯电动汽车的续航里程。2017年工信部发布《汽车产业中长期发展规划》指出在2020年动力电池单体比能量需达到300Wh/kg，力争达到350Wh/kg，系统比能量力争达到260Wh/kg，而到2025年动力电池系统比能量达到350Wh/kg，基于现阶段的磷酸铁锂比容量正极远无法达到该标准。

三元锂电池因为综合了镍带来的高容量、钴和锰带来的高材料稳定性，综合性能有所提升，目前NCM523和NCM622的能量密度能够达到180Wh/kg，镍含量更高的NCM811的能量密度能够达到220Wh/kg，因此高镍三元材料能够满足动力电池企业日益增长的产品需求，目前市场使用占比逐年提升，预计后期仍将持续上升。

然而三元材料的热稳定性相对较差，在200°C外界温度下易分解释放出氧气从而为电池高温助燃，而磷酸铁锂分解温度约在700°C并且不会释放氧气，因此从热稳定性（同时也是安全性）来看，磷酸铁锂优势显著。

目前基于安全性以及行驶里程较为固定的缘故，商用车仍然较多使用磷酸铁锂，而乘用车逐步由磷酸铁锂切换到三元锂技术路线。对于三元锂而言，镍含量的提升能够提升电池比容量，同时降低电池材料的成本，但也会进一步降低热稳定性。

电池的容量和热稳定性是当下电池所面临的一对技术矛盾，而续航里程是纯电动汽车当下阶段最为关注的核心指标，在比能量和热稳定性的权衡上，正极材料的比能量提升技术难度边际递增，而热稳定性短板可通过配套使用效率较高的热管理系统加以弥补。

表：不同电池正极材料对比