有關(guān)動力鋰離子電池來說，2016年一開始就發(fā)生了一件大事。2016年初，工信部做出了“暫停三元鋰離子電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄”的決定；雖然只是針對客車，但此舉就像將一個石頭扔進了原本不平靜的新能源領(lǐng)域，掀起了“驚濤駭浪”。有關(guān)鋰離子電池發(fā)展的技術(shù)之爭問題，也引起了更多人的關(guān)心和討論。

鋰離子電池技術(shù)發(fā)展之爭，歸根到底還是材料問題

要了解鋰離子電池技術(shù)發(fā)展之爭，我們要從鋰離子電池的發(fā)展開始講起。鋰離子電池自誕生以來，就因其能量密度大、工作電壓高、自放電小等優(yōu)點在便攜式電子設(shè)備方面得到了廣泛的應(yīng)用。通常情況下，我們講的鋰離子電池是鋰離子電池，即是鋰二次電池。上世紀六、七十年代，鋰二次電池最初提出時，是以鋰金屬或者其合金做為負極、以氧化物或者硫化物（MnO2、TiS2、等）做為正極材料。

因為鋰金屬直接作為負極，存在鋰枝晶等危險，鋰二次電池一直沒有實現(xiàn)商品化。直至1980年ArmandM首次提出“搖椅式”電池這一突破思想，防止了鋰金屬直接存在于電池內(nèi)部的情況，鋰二次電池才迎來了新的曙光。JohnB.Goodenough于1980年和1997年分別提出的

LiCoO2和LiFePO4作為鋰離子電池正極材料，直接推動了鋰離子電池的發(fā)展。1990年，索尼公司用碳作為負極材料、LiCoO2作為正極材料制備出了鋰離子電池。自此，鋰二次電池得以商業(yè)化并且開始迅速發(fā)展。

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圖1不同種類的鋰離子電池

鋰離子電池的內(nèi)部包含正極材料、負極材料、電解液（電解質(zhì)）和隔膜材料，材料的發(fā)展才能帶來鋰離子電池的發(fā)展。自鋰離子電池誕生開始，電池材料一直在更新發(fā)展。人們希望開發(fā)出能量密度高、循環(huán)壽命長、安全高效、環(huán)保低廉的電池材料。在這其中，正極材料的研發(fā)顯得尤為重要。因為有關(guān)鋰離子電池來說，正極材料占據(jù)了40%的成本。正極材料的性能和價格直接決定了鋰離子電池的性能和價格。目前來說，主流的商業(yè)化鋰離子電池正極材料重要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等。

表1各種正極材料匯總和比較

鈷酸鋰（LCO）是一種層狀化合物，是較早商用的一種正極材料；鈷酸鋰充放電穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝簡單，目前多用于一些小型電池，應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備等場合。由于含有Co這種稀有金屬，所以鈷酸鋰價格比較昂貴，并且毒性比較大。鈷酸鋰最大的缺點體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、過充安全性差。

為了克服以上缺點，研究人員一直嘗試用摻雜雜原子、包覆改性等方式來改善鈷酸鋰的性能。錳酸鋰（LMO）是1981年JamesC.Hunter制備出的一種三維鋰離子通道正極材料，具有電位高、價格低、安全性較好等優(yōu)點。由于高溫下錳酸鋰會溶解導(dǎo)致其容量衰減，所以目前研究人員一直致力于通過體相摻雜的方式來改善其高溫穩(wěn)定性。此外，通過表面修飾來改善其與電解質(zhì)的相容性也是一個重要的研究方向。

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磷酸鐵鋰（LFP）近年來受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，得益于其優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性能。磷酸鐵鋰被認為是中大容量、中高功率的動力鋰離子電池材料的首選。磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電性差，通過碳包覆等手段可以顯著的改善其導(dǎo)電性。三元電極材料鎳鈷錳酸鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）近年來在動力鋰離子電池領(lǐng)域受到廣泛的追捧；由于其能量密度較磷酸鐵鋰高，因此被認為是可以替代磷酸鐵鋰的材料。

圖2不同正極材料的熱穩(wěn)定性比較

鋰離子電池電極材料的安全性能是鋰離子電池的一個重要的評價指標，也是決定鋰離子電池品質(zhì)是否過關(guān)的一個重要因素。安全性能往往體現(xiàn)在熱穩(wěn)定性上面，如圖2所示：同等條件下，鈷酸鋰的熱穩(wěn)定性最差，NCA、NCM次之，錳酸鋰熱穩(wěn)性較好，磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性最好。

圖3不同正極材料的性能比較

目前來說，動力鋰離子電池技術(shù)之爭重要反應(yīng)在電池正極材料的選擇問題上，具體來說集中在磷酸鐵鋰與三元電極材料之爭。三元材料比磷酸鐵鋰容量大、電壓平臺高、振實密度大、低溫性能好，因此從這一方面來講三元材料有著明顯的優(yōu)勢。此前有行業(yè)研究機構(gòu)預(yù)測，三元動力鋰離子電池的市場占比今年將達到25%，到2017年，這個比重將會上升到50%。

另一方面，磷酸鐵鋰有著三元材料無法比擬的循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)性性。現(xiàn)實生產(chǎn)中，多數(shù)公司實行的是磷酸鐵鋰與三元材料并重的戰(zhàn)略。本文剛開始提到的工信部做出了“暫停三元鋰離子電池客車列入新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄”的決定，就是基于三元材料的安全性較差做出的。也有業(yè)內(nèi)人士分析，此決定有可能也是針對新能源產(chǎn)業(yè)“騙補”的亂局做出的。無論如何，工信部此次做出的決定，反映出了我國新能源產(chǎn)業(yè)尤其是鋰離子電池行業(yè)存在的嚴重問題。

三元電池料NCM、NCA能量密度高，有著廣闊的應(yīng)用前景，不能因為熱穩(wěn)定性不好而對其一概投否定票。由于三元鋰離子電池組成復(fù)雜，成分可以改變多種比例，通過調(diào)節(jié)x、y、z的比例，可以實現(xiàn)更好的熱穩(wěn)定性和安全性、最大程度地發(fā)揮材料的優(yōu)勢。

尤其是我國，三元電池研究相比于國外存在著較大差距，應(yīng)該整合資源、制定統(tǒng)一標準，進行科學(xué)合理的研究，使三元材料的技術(shù)與應(yīng)用盡快與國際先進水平接軌。磷酸鐵鋰材料循環(huán)性能優(yōu)異、成本較低、熱穩(wěn)定性好、可快速充電，技術(shù)比三元材料成熟，目前仍然占據(jù)著很大的市場比例。可以預(yù)見，未來一段時間內(nèi)，磷酸鐵鋰仍然會扮演者重要的角色。

鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)在遇到了瓶頸期，重要表現(xiàn)在能量密度低、快速充電能力差、安全性差等方面；制約鋰離子電池發(fā)展的核心問題，依然是材料。有關(guān)材料人來說，難點即是機遇，痛點即是起點，正因為有了各種問題，才突出了材料研究和基礎(chǔ)研發(fā)的重要性。或許將來磷酸鐵鋰和三元材料都要被新的材料體系取代，或許將來有更適合的電池體系取代鋰離子電池；但是當下，鋰離子電池發(fā)展受限的問題很嚴峻，鋰離子電池技術(shù)之爭依然沒有最終結(jié)論。