三元材料經(jīng)過十幾年的發(fā)展，在國外正極材料的市場份額已成功超越鈷酸鋰，但在國內(nèi)的發(fā)展卻一直不盡如人意。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，三元材料自2004年進入中國以來，除了2007～2008年間增幅較大之外，往后的年間增速趨緩，在整體產(chǎn)量上也一直未超越鈷酸鋰。2011年國內(nèi)三元材料的產(chǎn)量為2125噸，占正極材料市場份額的25%；2012年的產(chǎn)量為2943噸，占比27%。

為何三元材料經(jīng)過這么多年的發(fā)展依舊是“老二”？究竟是哪些因素在阻礙三元材料的發(fā)展？三元材料還要繼續(xù)“二”多久？

惡性競爭

在國內(nèi)的正極材料市場中，磷酸鐵鋰的量雖然不多，但卻一直是三元材料的重大威脅者。因為前幾年國家一直主推磷酸鐵鋰電池，一旦動力電池市場需求爆發(fā)，磷酸鐵鋰的產(chǎn)量就極有可能趕超三元材料。然而事情的發(fā)展出乎人們的意料，三元材料不僅沒有被威脅到地位，而且連一直被專家學者們所熱捧的磷酸鐵鋰也被證實并不適用于小轎車。

緊接著2012年工信部、科技部、財政部聯(lián)合發(fā)文明確要求2015年電池單體的能量密度達到180Wh/kg以上，這也意味著正式宣判了磷酸鐵鋰在動力電池領(lǐng)域的“死緩”。綜合各種材料的性能，三元材料被業(yè)內(nèi)人士一致認為是未來動力電池的主流材料。

事實上，動力電池領(lǐng)域關(guān)于磷酸鐵鋰和三元材料的爭論和試驗一直就沒有停止過，國家此項政策的出臺對于三元材料來說是全新的機遇還是新一輪的災難尚不得而知。“目前國內(nèi)動力市場需求不足，材料廠普遍產(chǎn)能過剩，材料廠家相互拆臺及壓價現(xiàn)象嚴重。”濟寧市無界科技有限公司副總經(jīng)理蔣永善接受記者采訪時表示，“而且今年下半年會有更多的磷酸鐵鋰廠家轉(zhuǎn)生產(chǎn)三元，惡性競爭會加劇。”

“目前磷酸鐵鋰材料廠家們的日子比較窘迫，他們只有3條路，要么將目標投向儲能，要么轉(zhuǎn)做三元，要么等死。”一位不愿透露姓名的專家這樣描述，“轉(zhuǎn)做三元的成本不低，而且三元的競爭也很激烈。”

據(jù)統(tǒng)計，今年共有20多家磷酸鐵鋰材料廠家轉(zhuǎn)戰(zhàn)三元材料。

據(jù)了解，理論上生產(chǎn)過磷酸鐵鋰的部分設(shè)備是能直接用于生產(chǎn)三元材料的，但在實際的工業(yè)化應用中，由于無法保證能完全清理干凈設(shè)備中的殘留物質(zhì)，為免除污染，磷酸鐵鋰廠家如果轉(zhuǎn)做三元材料便意味著要重新購買設(shè)備。“要求嚴格的話，設(shè)備相當于重買，半自動的約250～300萬，全自動的約500～600萬。”

受移動電源市場爆發(fā)影響，圓柱電池廠近一年發(fā)展迅速，連帶材料廠家、設(shè)備廠家均獲益不淺。

目前圓柱電池的正極材料大多采用三元材料，但三元材料廠家本身并沒有外界所猜測的高利潤。

“別看三元材料的市場看起來紅火，實際上其利潤率已經(jīng)很低了，”一位材料廠家人士給記者算了筆賬，“三元材料的原料成本是9萬元一噸，到車間成本已經(jīng)是11～11.3萬，還不含公司管理費用，目前市場普遍賣12.3萬。”

按常理，“薄利”的出路是“多銷”，然而國內(nèi)三元材料廠家卻不敢大量生產(chǎn)。“因為國內(nèi)電芯廠普遍需要120～150天的賬期，這意味著生產(chǎn)越多資金壓得越多，一旦賣不出去就會出大問題。”

上述材料廠家人士表示。

據(jù)了解，國內(nèi)的三元材料廠家普遍成立時間較短，規(guī)模較小，抗風險能力弱，加上賬期較長的緣故讓大部分廠家在接單及生產(chǎn)的時候小心謹慎，一定程度上影響了三元材料的市場份額。

圓柱電池熱銷帶來的暖意才持續(xù)了沒多久，這邊廂的“韓流”又猛烈來襲。三星快速下調(diào)18650電池價格，電芯廠首當其沖，緊隨其后的遭殃者便是三元材料廠家，業(yè)內(nèi)人士分析稱18650降價主要靠材料降價。據(jù)預測，2013年國內(nèi)三元材料的價格將下降至13.5萬元/噸，2014年將下降至12萬元/噸，屬正極材料中降幅最大。

技術(shù)瓶頸

“材料廠家競爭激烈是無法避免的，三元材料要想突出重圍必須從技術(shù)方面進行突破，而不是一味思考怎么壓縮成本。”青島新正鋰業(yè)有限公司董事長孫玉城表示。

雖然三元材料有很高的比容量，但壓實密度不高的“硬傷”決定了其能量密度一直無法超越鈷酸鋰，“首先從物理性能上講，三元材料屬于小顆粒團聚體，而鈷酸鋰屬于單晶大顆粒，在先天條件上決定了三元材料的壓實密度無法超越鈷酸鋰。

加上目前國內(nèi)三元材料主要都是用氫氧化物沉淀法，這種方法做出來的三元材料壓實密度一般都在3.4-3.5之間，而高壓式的鈷酸鋰(壓實密度)能達到4.2。”孫玉城表示，“這也是為什么三元材料一直無法在高端手機、平板電腦等領(lǐng)域替代鈷酸鋰的原因。”

除了受制于能量密度無法超越鈷酸鋰之外，三元材料高溫易脹氣的問題也一度讓業(yè)內(nèi)人士頭疼不已。而且有趣的是，記者咨詢了不少業(yè)內(nèi)人士關(guān)于三元材料脹氣的問題，發(fā)現(xiàn)居然有多種“答案”，有說是因為電池雜質(zhì)的，也有歸因于壓實密度的，還有說是因為電解液分解出氧氣的緣故。“主要是523三元材料的脹氣嚴重點。這是由于高鎳材料容易吸水，吸收的水分兩部分，一部分物理吸附，另一部分會和鎳發(fā)生絡(luò)合反應而存在于晶相中，在高溫或者循環(huán)的時候才會釋放出來而產(chǎn)氣。”一位業(yè)內(nèi)人士這樣解釋三元材料脹氣的原因。

當磷酸鐵鋰被一步步證實并不適用于小轎車時，業(yè)內(nèi)人士也在孜孜不倦求證三元材料的可用性。據(jù)了解，國內(nèi)不少電池生產(chǎn)企業(yè)采用三元材料研發(fā)電池已超過兩年，其中不乏像ATL、比亞迪、力神、中航鋰電等大型電池生產(chǎn)廠家，與此同時不少整車廠也在測試其性能，但為何遲遲不見國內(nèi)三元材料電動車面市？

“其實三元材料目前最致命的是循環(huán)壽命較差，安全性還可以通過電池的設(shè)計、電動車的設(shè)計以及電池控制能力等方面進行改善。就像美國特斯拉models目前用的是鎳鈷鋁(NCA)材料，實際上這個材料本身的安全性能并不高，但通過電池制造環(huán)節(jié)增強其一致性及電控能力讓其成為了安全性高的優(yōu)質(zhì)電池。”一位不愿透露姓名的專家表示，“目前國內(nèi)鋰電行業(yè)的整體技術(shù)還遠達不到這么高的水平。”

盡管內(nèi)憂外患，破局成謎，業(yè)內(nèi)人士卻普遍對三元材料的趨勢持樂觀態(tài)度。“目前鈷的價格還處在低位，隨著鈷價回升以及國家對環(huán)保的重視，鈷酸鋰是遲早要被取代的。”高工鋰電產(chǎn)業(yè)研究所副所長羅煥塔表示，“預計未來3年三元材料的市場份額有可能超越鈷酸鋰成為第一。”

“因為普通的三元材料生產(chǎn)工藝其實門檻不高；磷酸鐵鋰的能量密度和電池一致性無法達標；錳酸鋰的工藝較復雜；NCA與三元材料的性能其實相差不遠，但NCA對環(huán)境非常敏感。”孫玉城分析稱，“綜合正極材料的性能比較，接下來國內(nèi)動力電池領(lǐng)域用三元材料的可能性最大。”