正極材料決定了鋰電池的能量密度、壽命和安全性等指標(biāo)，占鋰電池成本的30%左右。正極材料產(chǎn)業(yè)主要分布在中、日、韓。動(dòng)力電池領(lǐng)域，中國(guó)以磷酸鐵鋰（LFP）為主，國(guó)外為錳酸鋰（LMO）和鎳鈷錳酸鋰（NCM）；3C領(lǐng)域百花齊放，包括鈷酸鋰（LCO），NCM，鎳鈷鋁（NCA），LFP和LMO。

圖表1：全球正極材料主要供應(yīng)商（左圖）和市場(chǎng)份額（右圖）

    國(guó)際市場(chǎng)上，鋰電正極材料依然形成寡頭壟斷的局面，日韓企業(yè)在技術(shù)水平和工藝控制上實(shí)力較強(qiáng)。而中國(guó)雖然有200多家正極材料生產(chǎn)企業(yè)，但廠家產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，毛利率低于10%，其中LFP產(chǎn)能過(guò)剩最為嚴(yán)重，整體產(chǎn)能利用率低于10%，大部分企業(yè)虧損。目前中國(guó)出口日韓的正極材料中，只有鈷酸鋰材料享受13%的出口退稅，這13%的出口退稅基本是鈷酸鋰的利潤(rùn)來(lái)源。國(guó)內(nèi)出口的鈷酸鋰基本上以成本線甚至低于成本的價(jià)格來(lái)獲得相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，再靠出口退稅獲得微薄利潤(rùn)。其它正極材料包括三元、錳酸鋰和磷酸鐵鋰均不享受出口退稅，經(jīng)營(yíng)艱難。

    國(guó)內(nèi)正極企業(yè)更多是在為未來(lái)全球動(dòng)力電池產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到中國(guó)做市場(chǎng)布局。中國(guó)具有良好的硬件基礎(chǔ)如廉價(jià)的原材料成本以及一定的技術(shù)底蘊(yùn)，同時(shí)中國(guó)巨大的需求空間使得產(chǎn)業(yè)升級(jí)的動(dòng)力十足。動(dòng)力電池產(chǎn)能向中國(guó)轉(zhuǎn)移趨勢(shì)明確。三星SDI目前正在合肥、天津和西安等地選址建設(shè)動(dòng)力電池后端工藝和PACK生產(chǎn)線。預(yù)計(jì)隨著正極材料技術(shù)集成度的不斷提高以及動(dòng)力電池在大陸的快速發(fā)展，大部分不具備核心競(jìng)爭(zhēng)力的正極材料企業(yè)將逐步退出，國(guó)內(nèi)非常有希望涌現(xiàn)出3－5家龍頭企業(yè)。

圖表2：各種正極材料價(jià)格走勢(shì)（右圖）

    3C領(lǐng)域鋰電正極材料發(fā)展方向側(cè)重鋰電能量密度和安全性；動(dòng)力電池正極材料發(fā)展方向?yàn)楦唠妷骸⒏吣芰�、高功率和寬溫度范圍。高電壓鈷酸鋰和高電壓三元材料是目�?C鋰電池正極材料發(fā)展的主流。

圖表3：正極材料性能指標(biāo)（左圖），正極材料銷售結(jié)構(gòu)變化（右圖）

    3C市場(chǎng)是側(cè)重鋰電能量密度和安全性。在Iphone、Ipad等小型智能終端產(chǎn)品的迅速發(fā)展情況下，國(guó)內(nèi)鋰電正極材料企業(yè)由于地緣和成本優(yōu)勢(shì)將獲得更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。隨著動(dòng)力電池對(duì)于功率和能量密度要求不斷提高，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池正極材料向三元材料方向發(fā)展，總發(fā)展方向?yàn)楦唠妷�、高能量、高功率和寬溫度范圍；在保證安全性和適當(dāng)?shù)难�環(huán)性前提下，提高鋰電的能量?jī)蓚�(gè)主要途徑，提高電極材料容量或者提高電池工作電壓。高電壓鈷酸鋰和高電壓三元材料是目前3C鋰電池正極材料發(fā)展的主流。

    LCO的產(chǎn)量仍然逐年穩(wěn)步增加，高電壓（4.5V）高壓實(shí)（4.1V）LCO的產(chǎn)業(yè)化，更是將LCO的推升到一個(gè)全新的發(fā)展平臺(tái)。從常規(guī)LCO4.2V145mAh/g的容量，發(fā)展到第一階段4.35V超過(guò)155mAh/g的容量，再到第二階段4.5V超過(guò)185mAh/g的容量（甚至到4.6V容量可以接近215mAh/g），LCO發(fā)展接近極限。第一階段4.35V的改性相對(duì)比較容易，三四年前國(guó)外公司已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，原理主要是摻雜改性；第二階段4.5V技術(shù)難度更高，需要體相摻雜+表面包覆，目前國(guó)際上已經(jīng)有數(shù)家公司可以提供小批量產(chǎn)品了。

    高端LCO技術(shù)的關(guān)鍵在于摻雜和表面包覆，比如LCO表面包覆氧化物是4.5V高電壓必須的改性手段，包覆可以包在前驅(qū)體上，也可以包在燒結(jié)以后的產(chǎn)物上。即可以選擇濕法包覆，又可以選擇干法包覆。濕法包覆可以是氫氧化物，也可以是醇鹽，選擇性較多。Iphone5用的是高端LCO，上限電壓是4.3V。

相對(duì)于昂貴的鈷酸理，錳酸鋰的原料錳資源豐富、價(jià)格低廉及無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)。錳酸鋰容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過(guò)程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致容量衰減過(guò)快。開(kāi)發(fā)出高溫循環(huán)改善的錳酸鋰材料是產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。目前看，錳酸鋰下游應(yīng)用集中在消費(fèi)類電池市場(chǎng)，主要與鈷酸鋰摻混使用于低端的鋼殼電池上，或者單獨(dú)用于動(dòng)力電池，以電動(dòng)自行車電池為主。

    磷酸鐵鋰正極材料的低溫性能和倍率放電水平發(fā)展較快，應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域前景廣闊。但是受制于技術(shù)瓶頸，磷酸鐵鋰電池一致性和單位能量密度較低，使得續(xù)航里程受限。動(dòng)力電池領(lǐng)域的中國(guó)企業(yè)以磷酸鐵鋰為主，日韓企業(yè)以錳酸鋰和三元材料為主。中國(guó)過(guò)去十年可以說(shuō)傾注全力開(kāi)發(fā)磷酸鐵鋰正極材料，但由于磷酸鐵鋰電池的理論能量密度才170Wh/kg，成組以后基本上不會(huì)超過(guò)100Wh/Kg，能量密度一直是硬傷。2012年10月16日，工信部、科技部、財(cái)政部曾經(jīng)聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于組織申報(bào)2012年度新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程項(xiàng)目的通知》。通知明確要求2015年電池單體的能量密度達(dá)到180Wh/kg以上(模塊能量密度達(dá)到150Wh/kg以上)，成本低于2元/Wh，循環(huán)壽命超過(guò)2000次或日歷壽命達(dá)到10年。即使未來(lái)電動(dòng)車商業(yè)化，磷酸鐵鋰最多是與錳酸鋰及三元材料“三分天下”，高性能材料百花齊鳴在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期是必要的。

    NCM半電池的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電壓是4.35V，在此電壓下普通NCM都可以表現(xiàn)出很好的循環(huán)性能。通過(guò)體相摻雜+表面包覆的改性手段，NCM在4.45V的全電池里，可以達(dá)到200mAh/g以上的容量，能量密度在280Wh/kg。產(chǎn)業(yè)化方向，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在比較成熟的是FS-523型鎳鈷錳酸鋰和FS-333型鎳鈷錳酸鋰，前者有較好的容量，以及不錯(cuò)的循環(huán)和安全性，后者容量比前者低，但是由于是對(duì)稱型材料，其循環(huán)以及安全性方面比前者更好。這兩者產(chǎn)業(yè)化都沒(méi)問(wèn)題。如果國(guó)內(nèi)公司在專利和技術(shù)層面能夠得到突破，這兩項(xiàng)技術(shù)將帶動(dòng)正極生產(chǎn)突破性增長(zhǎng)。與高電壓鈷酸鋰類似，高電壓NCM同樣有專利限制，以及高壓電解液的匹配問(wèn)題。

    三元材料屬于小顆粒團(tuán)聚體，相對(duì)于鈷酸鋰單晶大顆粒來(lái)說(shuō)，壓實(shí)密度先天存在不足。同時(shí)三元材料存在高溫脹氣等問(wèn)題，而安全性可以通過(guò)電池的設(shè)計(jì)及BMS（BatteryManagementSystem）來(lái)進(jìn)行改善。例如TeslaModelS采用NCA材料，通過(guò)電池制造環(huán)節(jié)增強(qiáng)其一致性以及先進(jìn)的BMS來(lái)實(shí)現(xiàn)高效性能，這也是鋰電行業(yè)的整體技術(shù)水平達(dá)到了較高程度的體現(xiàn)。

圖表4：三元材料價(jià)格和產(chǎn)量（左圖），NCM價(jià)格走勢(shì)（右圖）

    OLO目前國(guó)際國(guó)內(nèi)熱度空前。目前OLO0.1C可做到250mAh/g以上的容量。但考慮到前驅(qū)體獨(dú)特的合成工藝以及材料表面包覆改性處理，那么OLO的整體成本并不比NCM有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從性能上看，OLO仍然具有較多問(wèn)題，包括：OLO沒(méi)有電壓平臺(tái)；循環(huán)過(guò)程中存在結(jié)構(gòu)衰減的問(wèn)題；電壓滯后問(wèn)題比較嚴(yán)重，能量效率比較低，限制了對(duì)電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能的應(yīng)用；安全性問(wèn)題很大，在4.6V以上電解液分解嚴(yán)重。OLO更多將應(yīng)用于軍用等特殊領(lǐng)域。其電壓變化區(qū)間較大，某些軍用電子設(shè)備需要承受大的電壓變化范圍。同時(shí)因?yàn)槠淙萘扛�，如果再配套高容量的�?fù)極材料（例如Si/C復(fù)合材料），那么電池能量密度可以達(dá)到300wh/kg，同樣可以用于軍用領(lǐng)域。

    LNMS相對(duì)成熟，在常規(guī)電解液下也有不錯(cuò)的循環(huán)性和倍率性能。LNMS未來(lái)最大的應(yīng)用將是和鈦酸鋰（LTO）負(fù)極搭配，應(yīng)用在HEV上。這個(gè)體系的能量密度比LMO/LTO高，很可能是動(dòng)力電池的下一代產(chǎn)品。