三元正极材料成为目前主流的动力电池正极材料之一

 

       1、三元正极材料综合回收价值更高

 

       目前商业化的主流正极材料主要包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）以及三元正极材料（NCM及NCA）。其中三元正极材料是当前动力锂离子电池正极材料的主流选择。

 

       三元正极材料通常指层状镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA），由于其具备较高的重量能量密度、较好的循环稳定性、较好的安全性能以及较高的性价比，成为目前主流的动力电池正极材料之一，广泛应用于各种类型新能源汽车。

 

       伴随着锂离子电池产业的快速发展，废旧锂离子电池回收利用成为一个日益凸显的行业问题，废旧锂离子电池的回收是环境友好与经济发展的必然要求。从环境友好角度考虑，废旧锂离子电池的回收利用是实现资源闭环二次利用、降低有价金属（相对价值较高、资源相对匮乏的金属）开采的重要途径；从经济角度考量，废旧锂离子电池的回收是提高锂离子电池性价比、推动产业链良性发展的有效解决方案。废旧锂离子电池中的有价金属元素主要包括锂、钴、镍、锰、铜、铝。由于不同的正极材料中金属含量存在较大差异，采用不同正极材料生产的锂离子电池的回收利用价值存在较大差异。

 

       三元正极材料所含有价金属含量远高于锰酸锂和磷酸铁锂，因此综合回收价值更高。考虑金属价格波动的影响，钴酸锂及三元正极材料采用回收原料生产的电池成本比采用矿石开采冶炼原料生产的电池成本更低，有利于回收产业链的良性发展，最终体现为终端产品价格的下降，有利于钴酸锂及三元正极材料持续获得竞争优势。与此同时，磷酸铁锂和锰酸锂资源回收价值偏低、成本偏高，成为其良性发展的阻碍，需要进一步开发新的回收技术及工艺，降低回收成本，实现资源的有效回收利用。

 

       2、三元正极材料动力电池装机量占比呈逐步上升态势

 

       在动力电池领域，正极材料经历了由锰酸锂、磷酸铁锂至三元正极材料为主的发展历程，三元正极材料在动力电池领域的应用范围不断提升，2018年以来已成为市场份额最大的动力电池正极材料，是当前动力电池行业的主流选择之一。

 

       2017年、2018年、2019年，我国动力锂离子电池装机量分别为36.26GWh、56.89GWh、62.2GWh，其中三元正极材料动力电池装机量分别为14.78GWh、30.10GWh、40.50GWh，占比分别为40.76%、52.91%、65.11%，三元正极材料动力电池装机量占比呈逐步上升态势。

 

2017-2019年我国三元正极材料动力电池装机量占比

资料来源：普华有策

 

       3、我国三元正极材料市场容量保持持续增长态势

 

       三元正极材料是当前市场份额最大的动力电池正极材料，已成为动力电池行业的主流选择之一。三元正极材料行业发展迅速，出货量不断提升，市场规模持续扩容。2016年至2019年，三元正极材料市场规模分别为79.8亿元、172.35亿元、263亿元、285亿元，同比增速分别为68%、115.98%、52.60%、8.37%；同期我国三元正极材料出货量分别为5.43万吨、8.61万吨、13.68万吨、19.2万吨，同比增速分别为48.77%、58.56%、58.89%、40.35%。

 

       4、三元正极材料行业技术水平及发展方向

 

       （1）一次颗粒大单晶技术成为主流技术路线之一

 

       经过多年的技术积累和产业化实践，一次颗粒大单晶技术已发展成为国内三元正极材料企业采用的主流技术路线之一，相较于二次团聚技术具备多种优势。常规的二次颗粒团聚体三元正极材料由许多小单晶一次颗粒构成，在循环过程中，由于颗粒不断膨胀收缩，会导致整个二次球开裂、破碎，使得电池的电化学环境发生剧烈变化，进而导致循环寿命缩短；同时，由于小单晶一次颗粒之间的连接较为脆弱，在极片冷压过程中，易导致二次颗粒破碎，从而导致电池性能恶化。一次颗粒大单晶三元正极材料可以较好地规避上述问题，材料经压实和高温循环后，不易发生破碎，从而获得更加优异的高温循环稳定性；同时，由于大单晶一次颗粒的尺寸较大，具有更好的结构稳定性和耐高温性能，因而具备更好的安全性能。

 

       （2）低钴/无钴化及高镍三元正极材料是行业技术发展方向

 

       一方面，鉴于新能源补贴退坡调整幅度加大，推高了消费者购买新能源汽车的成本，下游需求的冲击倒逼新能源汽车各产业链企业通过下调产品价格、降低生产成本等方式应对。在三元正极材料的原材料成本结构中，鉴于钴资源稀缺，价格高且波动大，三元正极材料及动力电池厂商均希望在保持或提升三元正极材料整体性能的基础上，降低钴元素用量，达到提高性价比的目的，以有效降低新能源汽车购置成本、刺激终端需求。

 

       另一方面，与传统燃油车相比，新能源汽车的续航里程及充电基础设施的完善程度是影响消费者购置的关键。鉴于三元正极材料直接影响动力锂离子电池的安全性能、能量密度、循环寿命、功率表现等核心性能指标，进而影响新能源汽车的续航里程、安全性等，随着消费需求逐步引导至新能源汽车，消费者对新能源车型续航里程、安全性等要求的进一步提升，预计可匹配更高续航里程的中高镍及高镍三元正极材料的市场潜力将逐步释放。

 

       在此市场背景下，三元正极材料的低钴/无钴化、高镍化代表着近期行业技术发展趋势，也是各三元正极材料企业技术研发的重点方向。