随着电动汽车市场的快速增长，对高性能、长寿命和安全可靠的锂电池需求越来越高。然而，长期以来，锂电池的制造成本一直是制约其大规模应用的主要因素之一。为了降低成本，企业开始加大技术研发力度，通过创新材料、工艺和生产方式，寻找成本优化的突破口，为锂电池产业的中长期发展注入动力。
在锂电池产业的发展进程中，现有材料体系的迭代升级是推动能量密度提升，实现增效降本的关键。正极材料，作为锂电池产业链中的关键一环，是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。
磷酸铁
目前，正极材料的开发主要集中在镍、钴、锰和四大类。等元素的化合物上，并通过化合物反应生成电池前驱体，再与氢氧化锂或碳酸锂反应形成正极材料，这些材料主要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料。
其中，磷酸铁锂和三元材料在市场上占据主导地位。据不完全统计，2023年，国内磷酸铁锂电池的产量和装车量分别达到531.4GWh和261GWh，同比增长分别为59.9%和42.1%，占总比重的68.3%和67.3%。三元锂电池的产量和装车量分别为245.1GWh和126.2GWh，同比增长分别为31.5%和14.3%，占比分别为31.7%和32.6%。
由于磷酸铁锂和三元材料下游应用领域相似，两者之间的竞争也异常激烈。近年来，随着新能源汽车补贴政策的退坡，三元正极材料高能量密度所带来的补贴优势正在减弱。为了在市场竞争中保持领先地位，三元材料的技术迭代成为了行业发展的必然选择。
正极材料升级方向：三元电池高镍去钴
三元材料是由镍钴锰(NCM)或镍钴铝(NCA)三种元素通过不同配比组成的。镍、钴、锰三种元素在电池正极中各自扮演着不同的角色，其中提高镍的比例可以增加电池的能量密度，而钴的存在有助于稳定电池化学结构。
图源：百度
然而，钴是稀缺资源，价格昂贵且供应情况不稳定，因此，研发高镍低钴或无钴的三元材料成为提升电池性能和降低成本的关键途径。即三元材料的升级之路主要集中在“高镍去钴”方向。
降低成本：钴作为一种重要的战略金属，是电池材料、超级合金、硬质合金、磁性材料的重要原料，钴及其合金可广泛应用于机械、化工、航空航天等行业。
在电池制造中，钴的使用量占到全部钴使用量的40%。但钴作为昂贵的金属材料，价格高居不下，且作为稀缺资源，高度集中于个别国家，价格波动较大，这对新能源行业的发展趋势影响较大。
图源：百度
提升能量密度：钴在三元电池中主要起到稳定结构的作用，不参与电化学反应。因此降低钴的比例，提高镍的比例，可以有效提升电池的能量密度。这不仅有助于解决新能源汽车的续航里程问题，还能减轻车辆设计中的重量负担。
在全球范围内，特斯拉等企业已经开始在锂电池生产过程中减少钴的使用量，这既是出于对钴资源稀缺性的考虑，也有助于降低电池成本并提高能量密度。此外，日本东芝已经开发出不含稀有金属钴的锂离子电池，该电池在测试中表现出色，能在5分钟内充电至80%，东芝表示将争取在2028年实现商业化。而此前，松下能源已推出钴含量低于5%的电池。
市场上宣传的无钴电池通常采用不含钴的正极材料或替换三元材料中的钴元素，但这些替代品的性能往往无法与钴相媲美。据了解，高镍无钴材料目前仍面临锂镍混合情况恶化，锂离子扩散系数降低，材料的倍率性能差等问题。未来，三元电池真正去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题仍有待突破。
总体来说，随着动力锂电池行业的逐步成熟，技术革新已经由政策推动过渡为市场驱动。在经济效益和市场需求的双重推动下，企业正不断探索新技术，以期实现成本优化和性能提升，为锂电池产业的中长期发展注入动力。未来，随着技术的不断突破和应用的进一步普及，我们有理由相信，动力锂电池行业将迎来更加广阔的发展前景。
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