從當(dāng)前鋰離子電池正極材料行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，正在經(jīng)歷從消費(fèi)電子的鈷酸鋰正極材料向動(dòng)力型鋰離子電池演變的過(guò)程中，從材料的角度來(lái)看是一條去鈷化路線圖。當(dāng)前動(dòng)力型鋰電正極材料呈現(xiàn)錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰三大技術(shù)路線上演三國(guó)演義的競(jìng)爭(zhēng)格局，各自擁有自己的支持公司群落和技術(shù)研發(fā)生態(tài)體系。三大技術(shù)路線的發(fā)展歷史回顧

鎳鈷錳三元材料調(diào)節(jié)材料配比使得應(yīng)用領(lǐng)域橫跨高能量密度型消費(fèi)鋰電和動(dòng)力鋰電。鎳鈷錳三元材料的發(fā)展歷程大約經(jīng)歷了三個(gè)階段：

第一個(gè)階段是在20世紀(jì)90年代，通過(guò)固相摻雜獲得鎳鈷錳酸鋰三元化學(xué)成分，優(yōu)點(diǎn)是合成工藝簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)是機(jī)械混合以及固相燒結(jié)難以在原子尺度獲得均一分布，產(chǎn)品電化學(xué)性能較差，目前業(yè)界已經(jīng)基本放棄使用。

第二個(gè)階段是21世紀(jì)初期，采用氫氧化物前驅(qū)體制備球形二次顆粒的方法，其優(yōu)點(diǎn)是電化學(xué)性能好，缺點(diǎn)是錳離子易氧化導(dǎo)致工藝較難控制，另一方面電極滾壓過(guò)程中二次顆粒易破碎導(dǎo)致壓實(shí)密度較低。該工藝目前被國(guó)內(nèi)外廣泛采用。

第三階段是2008年以來(lái)，業(yè)界嘗試采用復(fù)合鎳鈷錳氧化物加鋰鹽反應(yīng)制備類(lèi)似于鈷酸鋰的微米級(jí)顆粒，該工藝路線的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)完整性好，優(yōu)異的電化學(xué)性能，壓實(shí)密度高并且電極加工性能好，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本略高。代表公司有青島新正鋰業(yè)等。

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從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，由于鎳鈷錳三元材料減少了金屬鈷的使用，材料成本和環(huán)保性能均大幅提升，通過(guò)調(diào)節(jié)材料配比和生產(chǎn)工藝可以生產(chǎn)出橫跨高能量密度型的消費(fèi)鋰電和動(dòng)力鋰電產(chǎn)品。例如，可以在消費(fèi)電子中逐步取代鈷酸鋰離子電池，也可以與改性錳酸鋰材料混合使用于動(dòng)力型鋰離子電池場(chǎng)合。

錳酸鋰正極材料向成本較為敏感的電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域快速滲透。從發(fā)展歷史來(lái)看，錳酸鋰正極材料從上世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了近三十年的歷程，目前的產(chǎn)業(yè)化研究重點(diǎn)集中在金屬離子摻雜和產(chǎn)品表面修飾改性兩個(gè)方面。

從錳酸鋰生產(chǎn)工藝來(lái)看，目前行業(yè)中重要有三種工藝路線，分別為電解二氧化錳合成法、高活性錳氧化物合成法和復(fù)合氧化物合成法。其中電解二氧化錳合成法重要應(yīng)用于中低端產(chǎn)品，高活性錳氧化物合成法重要用于動(dòng)力型錳酸鋰材料，復(fù)合氧化物合成法雖然拉長(zhǎng)了產(chǎn)業(yè)鏈，導(dǎo)致成本略微上升，但是生產(chǎn)的錳酸鋰產(chǎn)品均一性好，能夠?qū)崿F(xiàn)摻雜金屬離子和錳離子在原子尺度上的均一性，重要用于生產(chǎn)較為高端的錳酸鋰正極材料。

從錳酸鋰固有的物理化學(xué)特性和改進(jìn)潛力來(lái)看，更適合用作動(dòng)力型鋰離子電池正極材料。錳酸鋰材料有限的可逆比容量和壓實(shí)密度，限制了其在電子產(chǎn)品中高能量密度型鋰離子電池中的應(yīng)用，從這兩個(gè)指標(biāo)的改進(jìn)潛力來(lái)看，幾乎沒(méi)有太大的改進(jìn)空間。另一方面，錳酸鋰材料在動(dòng)力型鋰離子電池領(lǐng)域的重要限制是其高溫循環(huán)與儲(chǔ)存性能相對(duì)較差，但從改進(jìn)潛力來(lái)看，空間較大，因此錳酸鋰材料更適合用作動(dòng)力型鋰離子電池正極材料。

由于我國(guó)金屬錳材料資源豐富，錳酸鋰的生產(chǎn)成本是磷酸鐵鋰的1/3左右，并且產(chǎn)品的一致性較好，因此在目前小型動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域滲透較快，尤其是對(duì)成本較為敏感的電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域，錳酸鋰憑借較低的生產(chǎn)成本快速滲透，成為替代鉛酸電池的首選。

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磷酸鐵鋰碳包覆工藝和納米化技術(shù)突破后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，國(guó)內(nèi)政府支持力度最大。1996年日本NTT首次披露AyMPO4(A為堿金屬，M為Fe，兩者之組合：LiFePO4)的橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰離子電池正極材料，之后到1997年美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)Goodenough等研究團(tuán)隊(duì)接連報(bào)導(dǎo)了LiFePO4的可逆性地遷入脫出鋰的特性。由于美國(guó)與日本各大研究機(jī)構(gòu)不約而同地發(fā)表橄欖石結(jié)構(gòu)(LiMPO4)，使得該材料受到了極大的重視，并引起廣泛的研究和迅速的發(fā)展。2001年photech首先實(shí)現(xiàn)了磷酸鐵鋰材料的批量生產(chǎn)，緊接著美國(guó)Velence公司首先發(fā)現(xiàn)了碳包覆和碳熱還原技術(shù)，使磷酸鐵鋰材料的性能進(jìn)一步提高。隨后A123公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了離子摻雜和納米化技術(shù)大幅提高磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性，磷酸鐵鋰隨即進(jìn)入了大批量生產(chǎn)的階段。

目前磷酸鐵鋰的合成工藝比較多，重要分為固相法和液相法兩大類(lèi)，比較有代表性的有草酸亞鐵工藝、鐵紅工藝、磷酸鐵工藝、碳熱還原工藝、水熱合成工藝等。生產(chǎn)工藝各有千秋，都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足：比如草酸亞鐵工藝存在混合和包覆均勻難度大，要特殊的控制手段和方法的問(wèn)題，但是此工藝相比較較傳統(tǒng)和成熟，容量和倍率性能較好，而且最早實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和規(guī)?；?；鐵紅工藝和磷酸鐵工藝合成路線比較短，容易包覆和混合均勻，成本較低，但是存在產(chǎn)品容量相比較較低和三價(jià)鐵還原不徹底或者局部過(guò)度還原的風(fēng)險(xiǎn)；碳熱還原法目前使用公司較多，但是該方法生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品受一氧化碳分壓影響較大，均一性控制有難度。水熱合成可以較好的解決高溫固相合成存在的缺點(diǎn)，產(chǎn)品的性能和品質(zhì)都可以得到比較大提高，但苛刻的合成條件和高昂的設(shè)備投入使其產(chǎn)業(yè)化受到很大的限制，產(chǎn)品的價(jià)格很難被客戶所接受。