一、正极材料
正极材料是锂电池的关键功能材料，是其电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用，影响锂电池的综合性能。
因此，锂电池的命名主要以正极材料的属性进行认定。
同时，正极材料也是锂电池中成本占比最高的部分，降低锂电池成本的关键是降低正极材料成本。
目前研制成功并得到大规模商业化应用的正极材料，主要有钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、三元材料镍钴锰酸锂（NCM）和镍钴铝酸锂（NCA）等。
根据高工锂电的相关数据，各类正极材料在国内近几年的产量占比如下图。其中，三元材料和磷酸铁锂一直占据主流地位。
钴酸锂作为第一代商业化的锂电池正极材料，具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高的优势，凭借较为简单的工艺流程，最先实现商业化生产。
图片来源：长远锂科招股书
然而，钴酸锂的循环性能和安全性能较差，同时，其核心原材料钴的全球储量非常有限，且集中在非洲地区，当地政局动荡极大影响钴的稳定供应，导致钴价高企且波动较大，不利于正极厂商控制成本。
近年来，三元正极材料抢占了其部分市场。当然，因为钴酸锂的体积能量密度及倍率性能好等优势还无法被替代，其在超薄电子产品领域仍有优势。目前，广泛应用于 3C 类小型消费电池，如高端智能手机、平板电脑、笔记本电脑等领域。
预计未来钴酸锂正极材料会朝高压实性和高安全性的方向发展。
在钴酸锂之后，研究最早的就是锰酸锂正极材料。
由于锰的储量丰富，锰酸锂在原材料方面具有明显的成本优势。同时，具有倍率性能好、安全性能佳等优势。但其较低的能量密度、较差的循环性能，特别是高温循环性能不佳，限制了它的下游应用。
目前，锰酸锂正极一般应用于专用车及小型 3C 电池，比如物流车，以及注重成本且对续航里程要求较低的微型乘用车等。
磷酸铁锂的出现是锂电池正极材料的一项重大突破，价格低廉、环境友好、安全性好、高温性能佳，使其形成了较广泛的市场应用。但其能量密度较低、低温性能较差。目前主要应用在储能、商用车及中低续航乘用车领域。
鉴于磷酸铁锂的安全性较高，且生产过程中无需掺杂钴等高价金属，使其持续受到研发生产机构的关注。相关厂家也通过复合包覆、掺杂、纳米化合成等改良工艺，实现了综合性能的提升。
三元正极材料的一般分子式为 Li（NiaCobXc）O2，其中 a b c=1，具体材料的命名通常根据三种元素的相对含量而定。当 X 为 Mn 时，指的是镍钴锰（NCM）三元材料；当 X 为 Al 时，指的是镍钴铝（NCA）三元材料。
三元正极材料因三种元素的不同配比，而产生不同的性能，满足了多样化的应用需求。它充分结合了镍、钴、锰三种元素的特性，取长补短，存在明显的三元协同效应。在能量密度、安全性能方面有了较大改善，有效提升了材料的综合性能。
在三元材料中，三种元素各司其职：镍主要用来提供容量，钴主要用来稳定结构，而锰或者铝主要用来改善材料的导电性。
三元正极材料具有电化学性能好、循环性能较好、能量密度高等优势，广泛应用于新能源乘用车领域。
但钴价较高且波动大，严重影响了正极材料的价格。基于提升能量密度以及控制成本的诉求，近年来，三元正极材料技术逐步向高镍化方向发展，高镍正极通常指镍相对含量在 0.6（含）以上的材料型号。
目前，行业主流三元材料包括 NCM333、NCM523、NCM622、NCM811、NCA，其中 NCM523 暂时处于主导地位。
根据知网以及长远锂科和容百科技的招股说明书，对各正极材料的相关性能整理对比如下：
复盘整个正极材料的发展历程，不同材料特性对应了不同的应用领域，而应用领域的发展则决定了相关正极材料的占比变化。
此外，在补贴政策的影响减弱后，市场竞争影响下游选择，磷酸铁锂凭借高安全性、低成本优势及高循环寿命，在储能、低续航车等领域持续焕发活力。高镍三元以较高的能量密度、逐步优化的成本和安全性，在高端动力市场占据竞争优势，两者并行发展。
二、路线之争
在新能源汽车和储能的需求支撑下，国内正极材料的市场规模不断攀升。从2015年到2021 年，产量从 11.3 万吨快速提升至 111.2 万吨，复合增长率达 46.38%。
期间，正极材料的技术发展也一直处于不断演进过程中。下图展示了2012年以来的技术发展路线。
当前，在动力电池领域，三元与磷酸铁锂是正极材料最主要的两种技术路线，前者成本高但续航时间长，后者续航略差但成本低、且安全性高。
近年来，随着新能源汽车补贴政策的退坡，三元正极材料高能量密度带来的补贴优势越来越弱。
同时，随着刀片电池和CTP技术的出现，磷酸铁锂电池的体积能量密度得到提升，其低能量密度的劣势不再那么突出。
在此情况下，新能源汽车的低端车型转向磷酸铁锂技术路线，推动了磷酸铁锂电池占比的阶段性提升。
根据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据，两种材料近年的产量变化如下图：
三元电池与磷酸铁锂电池的“王座之争”，一直是业界关注的重点。关于两者交错发展的历史，可以阅读此前的文章：
锂电池系列1：高成长赛道
虽然，三元正极材料因为能量密度高、放电容量大、循环性能好、结构比较稳定等优势，正成为锂电池正极材料的重要发展方向。
但截至目前，两者仍然并行不悖，尚未完全分出胜负。
在下面的系列中，我们将单独重点介绍两种技术路线，但在此之前，我们需要在系列5中先介绍一下刀片电池和CTP技术。
敬请关注！
往期精彩回顾
1、公众号【认知复利】改版说明及使用指南
2、锂电池系列1：高成长赛道
3、锂电池系列2：产业链上哪些环节具备投资价值
4、 锂电池系列3：跨越鸿沟与发展方向
,
