中国电池杂志-中国电池网11月15日讯（武月 杨阳成都报道）在成都召开的2014年第二届中国（成都）锂电新能源产业国际高峰论坛上，北京当升材料科技股份有限公司总经理李建忠做了《三元材料技术开发进展》的专题报告。

李建忠：大家上午好。非常高兴今天有机会跟大家一起就关于动力电池正负极材料的发展趋势共同在这里交流和探讨。从昨天到今天，我们听了很多专家的报告，其中很多谈到了锂电动力电池的发展路线问题。今天我们就站在材料的角度来介绍，我想说的是，与其说是锂电池的路线问题，倒不如说是作为锂电行业在不同的发展阶段基于对它的产品认识和掌握的技术水平，做出一个不同的选择方案。所以今天讲的主要是两个方面的内容，一个是动力电池正极材料的发展趋势，第二个是当升科技正极材料的解决方案。

特斯拉的成功对锂电行业带来很大鼓舞，近两三年里，无论是技术还是市场角度，都得到了快速发展。如果把HEV、PHEV和EV都包括进来进行一个统计，到今年上半年增长速度是非常大的。我们看到前几位的都是日本和欧美企业为主，但是很高兴地看到，我们的比亚迪、康迪也进入了前十名，包括奇瑞和众泰也有不俗的表现，全球的电动车快速增长，中国的企业崭露头角。

随着发展很快，但也是发展和完善的过程，所以里面还存在着很多问题。目前电动汽车的问题还是电池上，如果我们归纳起来，这三个方面比较突出一点：一个是它的安全，还有一个是它的耐久性和一致性。这三个方面都有一个共性，单体做测试都能过关，但是到模块上就存在一些问题。安全方面，无论是磷酸铁锂还是三元材料，目前测试都能通得过。当然国内很多企业还觉得三元有点困难，但是国际客户都能通得过，说明单体还是可以的，但是系统上还不行，这里包括过温起燃、鼓胀漏液、接触松动、其它滥用等五方面引起。耐久性方面，系统寿命都是小于单体的，无论是高低温、过充放、大电流充放和其他因素的影响，都是存在的。一致性更容易理解，特斯拉之所以用18650，松下的电池技术还是比较强的，一致性比较好。

站在客户的角度讲，什么样的电动汽车是他们心理上预期的，也就是说能够接受的呢？至少从五个方面来满足：

首先要解决安全问题，从国家要求一定要通过针刺、挤压、跌落等各项测试情况下不漏液、不爆炸、不起火。做针刺冒险可以，但是不能起火。

第二个是续航能力，宝马在推出mini车型的时候在全球做过调研，大家普遍的心理，虽然做不过燃油汽车，加一箱油跑五六百公里，但至少能够让我跑出去再跑回来，目前EV普遍水平是150至180公里。

第三个是循环寿命，我感觉电池就像燃油汽车的发动机，这是核心的东西，不能用个三五年就得换，这样成本太高了。所以第二位的是电池寿命。从德国的规划看，希望未来能达到十年的寿命。按照三元去做的话，两天三天充一次电，也能够满足，更何况汽车可能是一些浅充浅放，更好一些。

第四个是从成本的角度讲，工信部的目标是到2015年电池模组2元/Wh。

最后一个是快速充电，将近一半的客户希望半个小时充满80%。当然还有50%的客户希望最好10分钟充满80%。可以说十几分钟充80%还是有难度的，半个小时是有可能的。目前的普遍水平是两三个小时，真正充满可能六到八个小时。

根据这个要求对比一下未来几个国家对动力电池的规划：中国、日本和美国。2015年之前，各国的能量密度要求是基本一致。2020年，中国希望达到300Wh，日本是达到250，美国少一点是200，当然对使用寿命都是基本一致。但是对成本的要求，我们希望2015年是2块钱，2020年希望是1.5块。日本在2015年是1.8元人民币，2020年希望是1.2元人民币。美国是0.9元人民币，到2020年更便宜可能是0.5元人民币左右。从另一个角度讲，美国可能是一个性价比比较好的路线。

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目前看现有的全球主流车企选用的材料体系，锰酸锂、三元是日本和韩国的主要选择，在锰酸锂里面包括ESC等使用相对比较多一些。磷酸铁锂在咱们国家用得比较多，按照2013年的统计，80%都是磷酸铁锂，这跟我们国家在那个阶段下出于安全性考虑，选择了磷酸铁锂。好在三元也进入了中国电池的选择驱动，出现了20%的使用，相信三元材料在中国得到很好的应用。把这几种材料进行对比，都把它按照18650电池换算，从能量密度的角度看，磷酸铁锂能做到120至140Wh（指一个单体），但是如果用三元，用333体系的可以达到180至190Wh，如果把镍含量提高到5，到523这个体系，可以达到超过200Wh，当然到了6就200以上了。在NCA，它的镍已经在8以上。刚才说的NCM是镍钴。如果是镍钴锰里面的811体系，是差不多的一个水平。如果再高，那就要走下一步的富锂锰基这一块了。

动力锂电正极的发展动向，从材料路线上来对比，锰酸锂好于磷酸铁锂，镍钴锰多元材料NCM又好于锰酸锂，镍钴铝材料NCA又好于镍钴锰多元材料NCM，富锂锰基材料又好于镍钴铝材料NCA。我们再看国外的情况，从欧洲到日本、韩国的规划方向，这是德国Fraunhofer ISI的研究数据，基于NMC材料，提升充电电压来提升能量密度。2010至2015年主要开发LEP、NCM及高电压NCM材料。2015至2020年主攻5V  Ni至Mn尖晶石和5V LiMPO4材料。韩国的材料，是分HEV、PHEV和BEV三种车型来看，HEV上是高功率密度，材料选择是NCM+LMO，未来是走向纯NCM。PHEV上是低成本、高能量密度，材料选择为LMO+NCM再走向纯三元，然后是富锂和高镍的。BEV这一块，是高能量密度、长日历寿命，材料选择为LMO+NCM，走向纯三元，未来也是走向高镍和富锂。如果把这几种材料作为一个雷达图比较，从安全、寿命等来分析，每个材料都有优势和劣势，但是相对来说，红色的三元是最均衡的，相比其它材料里面，从高能量密度中等各个性能都是比较均衡的。所以，未来选择三元可能是一个比较平衡的选择方案。

从现在看，世界上这些车企使用的以及未来规划的材料路线，日本的不管是锰酸锂+NCM还是纯粹的NCM，到未来都是三元材料为主。韩国也是如此。中国，原来大量的磷酸铁锂，但是未来想做的也有了三元的计划。当然了，由于磷酸铁锂做得很成熟了，我们会保留，那么未来的方向上考虑的就是三元。所以可以看出，电池企业在未来抢夺2015年之后的200Wh/Kg的动力锂电市场，未来3至5年，NCM/NCA将成为电动车用锂电的主流正极材料。

从动力锂电正极材料的发展动向来看，这当中存在着机会和挑战。EV续航能力要求选择比能量高的正极材料，给了很好的机会，特斯拉的成功也证明了多元材料可用于EV，国内的多元材料的制备和使用技术日趋成熟，积累了很多经验，所以三元材料未来充满着机会。当然了，如果要用好，还是要做好安全问题。据我所知，现在如果用三元做成软包，18650的测试我不太清楚，真正通过针刺的不太多，但是可以告诉大家，我们一个国际客户用622做的在去年就通过了针刺。从循环上，保管是常温循环、高温循环，都要达到2000周以上的要求。从它的高温存储性能和低温放电上，还要把一些问题解决掉。特别是在制备过程中，用于动力电池的三元材料，如何把用电量控制下来，在制备过程中也需要进一步提升。

下面讲一下当升科技关于这方面的解决方案。首先当升科技一开始就跟着日韩在走，所以一开始就没有选择磷酸铁锂。如果提高镍含量，它的能量就会提升。从333到523，有150毫安时每克的容量，到了160，如果到了62就达到170左右，提高10%以上。当然如果用811或者用镍钴铝，就有可能超过190。另外是通过了提高它的充电电压，假设以NCM523为例，用0.2C进行放电，4.25V下可能是160多一点。如果到了4.4V，就可以达到185，到了4.5、4.6会更高，这是一个很大的难题。做高电压的三元如果技术上有突破，将会在三元使用上有更大突破。目前，当升科技已经率先开发出一款可以用在4.3V和4.35V的产品，这个4.4V相当于4.35V全电的数据。所以高电压是一个挑战。另外可以通过掺杂，从锂位上置换，或者到过渡金属位置换，或者到晶格间隙位掺杂，提高它的晶格稳定，稳定材料晶体结构，使其耐受高温、高电压、反复充放电等。另外可以通过我们的包覆技术，选择不同的包覆元素，稳定它的体系和使用寿命。当然在这个过程中，安全性能保证上，要有金属杂质的控制，全流程杂质严格控制，避免直接引发电池短路爆炸的大颗粒金属异物，也包括非金属的。

通过这些方案，去年和国际上一个客户合作，已经批量使用的做出的高容量、高倍率、高压实密度的一款产品，去年获得了国家创新新产品。当升材料研究的一个进展，这个红色的，比容容量是比较好，从循环性能上也是如此。目前在日本和韩国的客户中有所使用。我们提到的第二个产品是NCM622，具有良好的倍率特性，低温性能好。从它的循环上等各方面都不错。目前国内的动力电池上，测试下来是200Wh以上，目前承担国内创新工程的几家，测试下来达到180Wk/Kg，符合了验收标准。现在正在开发的也有NCA，现在还是开发阶段，目前看，我们的关键性能都有一定优势。同时还开发了富锂锰基做实验，下一步将改善它的性能。目前看，比容量和特性、循环性能都是不错的。

我要说的是，从电池来说，要想做好它不是单一的某一个正极、负极，它一定是一个体系的匹配。你选择一个什么样的正极、负极，匹配性最好才能把电池做得最好。

我今天的报告就到这儿，谢谢大家。