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。動力電池領(lǐng)域，中國以磷酸鐵鋰（LFP）為主，國外為錳酸鋰（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）和市場份額（右圖）

    國際市場上，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力較強(qiáng)。而中國雖然有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來源。國內(nèi)出口的鈷酸鋰基本上以成本線甚至低于成本的價格來獲得相對競爭優(yōu)勢，再靠出口退稅獲得微薄利潤。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)營艱難。

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

圖表2：各種正極材料價格走勢（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；動力電池正極材料發(fā)展方向為高電壓、高能量、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前3C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，國內(nèi)鋰電正極材料企業(yè)由于地緣和成本優(yōu)勢將獲得更多的發(fā)展機(jī)會。隨著動力電池對于功率和能量密度要求不斷提高，國內(nèi)動力電池正極材料向三元材料方向發(fā)展，總發(fā)展方向為高電壓、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，提高鋰電的能量兩個主要途徑，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（4.1V）LCO的產(chǎn)業(yè)化，更是將LCO的推升到一個全新的發(fā)展平臺。從常規(guī)LCO4.2V145mAh/g的容量，發(fā)展到第一階段4.35V超過155mAh/g的容量，再到第二階段4.5V超過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的改性相對比較容易，三四年前國外公司已經(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。

相對于昂貴的鈷酸理，錳酸鋰的原料錳資源豐富、價格低廉及無毒性等優(yōu)點。錳酸鋰容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致容量衰減過快。開發(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。目前看，錳酸鋰下游應(yīng)用集中在消費類電池市場，主要與鈷酸鋰摻混使用于低端的鋼殼電池上，或者單獨用于動力電池，以電動自行車電池為主。

    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。動力電池領(lǐng)域的中國企業(yè)以磷酸鐵鋰為主，日韓企業(yè)以錳酸鋰和三元材料為主。中國過去十年可以說傾注全力開發(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超過100Wh/Kg，能量密度一直是硬傷。2012年10月16日，工信部、科技部、財政部曾經(jīng)聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于組織申報2012年度新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程項目的通知》。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2000次或日歷壽命達(dá)到10年。即使未來電動車商業(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，以及不錯的循環(huán)和安全性，后者容量比前者低，但是由于是對稱型材料，其循環(huán)以及安全性方面比前者更好。這兩者產(chǎn)業(yè)化都沒問題。如果國內(nèi)公司在專利和技術(shù)層面能夠得到突破，這兩項技術(shù)將帶動正極生產(chǎn)突破性增長。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題。

    三元材料屬于小顆粒團(tuán)聚體，相對于鈷酸鋰單晶大顆粒來說，壓實密度先天存在不足。同時三元材料存在高溫脹氣等問題，而安全性可以通過電池的設(shè)計及BMS（BatteryManagementSystem）來進(jìn)行改善。例如TeslaModelS采用NCA材料，通過電池制造環(huán)節(jié)增強(qiáng)其一致性以及先進(jìn)的BMS來實現(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4：三元材料價格和產(chǎn)量（左圖），NCM價格走勢（右圖）

    OLO目前國際國內(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有絕對優(yōu)勢。從性能上看，OLO仍然具有較多問題，包括：OLO沒有電壓平臺；循環(huán)過程中存在結(jié)構(gòu)衰減的問題；電壓滯后問題比較嚴(yán)重，能量效率比較低，限制了對電動汽車和儲能的應(yīng)用；安全性問題很大，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。同時因為其容量高，如果再配套高容量的負(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相對成熟，在常規(guī)電解液下也有不錯的循環(huán)性和倍率性能。LNMS未來最大的應(yīng)用將是和鈦酸鋰（LTO）負(fù)極搭配，應(yīng)用在HEV上。這個體系的能量密度比LMO/LTO高，很可能是動力電池的下一代產(chǎn)品。