前段时间“跌跌不休”的锂矿价格近日终于趋于平稳了。
从材料价格上看，碳酸锂的价格在经历低点反弹后，近期维系在30万元/吨左右，三元材料、磷酸铁锂等材料的价格都已逐渐稳定。在5月车市表现上，新能源汽车终端价格相比于年初大规模的降价潮有所改善。
可见，锂电池原材料的价格稳定，对下游的整车销售的影响何其之大。随着下游需求在产业链的渐次传导，也将进一步带动锂电产业的排产回升。在此窗口期间，也许有不少投资者想要更深入地了解当下锂电产业的格局：目前国内的锂电池发展到了何种地步？主流的还是三元锂电池和磷酸铁锂吗？未来发展的空间又在哪里？
接下来，科技君将为大家带来一个系列，深度剖析锂电池当下产业竞争与未来发展趋势。
今天登场的是，大家耳熟能详的“三元锂电池”。
01 | 锂电池型号后面的三个数字原来是这种意思？
锂电池，一般是指由锂金属或锂合金为正/负极材料的电池。目前而言，由于不同类型的锂电池负极都是石墨，只是正极材料有所不同，因此大家基本会用正极材料来区分锂电池。
比如我们今天的主角——三元锂电池，就是指足足使用了三种金属作为正极材料的锂离子电池，这“三英”分别是：镍、钴和锰。
三元锂电池全称“三元聚合物锂离子电池”，其镍、钻、锰三元材料通常可以表示为LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。然后依据三种元素的摩尔比（x : y : z比值）的不同，还可以将三元锂电池分为不同的体系。
我们经常听到的电池型号 “NCM（xxx）”，前三个大写英文代表金属材料的符号，后三个数字则代表三种材料的比例。比如NCM811型，指的是三元锂电池正极材料里用80%的镍、10%的钴和10%的锰；NCM333（也可叫111）型，指的是三元锂电池中镍、钻、锰的摩尔比为1:1:1；NCM523就可以此类推了。
不过，也有另一种三元锂电池，把“镍、钴、铝”作为正极材料的，称之为NCA，NCA电池的配比相对固定在8:1.5:0.5。
02 | 为什么上场的是这三位“英杰”？
首先我们要科普一个概念：能量密度。能量密度是指单位体积内所包含的能量，是用来衡量电池性能最重要的指标之一。电池技术的迭代，一直是以提高能量密度为己任，对于汽车动力电池来说，越高的能量密度，意味着其电池占车身比越小，可供能越多，自然续航和时速也就越快。
而科学家们发现，使用原子量更小的元素作为氧化剂和还原剂，就能获得更高的能量密度，而四周期的金属镍和第二周期的金属锂，是目前已知金属的极致。其中镍属于活性物质，含量越高，电池的比容量也会越高。而锂（离子）则担任电的“搬运工”。锂离子电池的本质是利用锂离子参与的氧化还原反应实现电能和化学能的相互转换，充电就是把锂离子从正极“搬到”负极，放电则是把锂离子从负极“搬到”正极，在放电的过程中，会产生电流，为汽车提供电能动力。
需要说明的是，由于镍相对较不稳定，过多的镍会加剧阳离子混排，使材料的循环性能恶化；因此需要钴来保持结构稳定性，同时加入锰或铝来防止“搬电”的过程中出现尖晶石化破坏材料。当下市场一般的三元电池型号是NCM523，也有技术把镍的比例提升到8，一般称之为“高镍三元”。当然，其对制造工艺、设的备要求也相对较高，而且由于镍不稳定且其他两者比例较少，相对会更加“脆弱”。
03 | 三元锂电池的优劣何在？
锂电池的评价指标除了能量密度，当然还需要考虑循环寿命、安全性能、成本问题等等。如果横向和其他主流锂电池（如磷酸铁锂）对比，三元锂电池的优势在于能量密度更高，体积和重量更小。当然，代价就是其技术壁垒和成本更高，而且稳定性和安全性相对欠缺。
首先是供能方面。“里程焦虑”和“续航焦虑”一直以来都是电动车的“心病”，而三元电池主打的就是一个“强度的美”。由于三元电池中含有镍等活泼金属，因此横向对比磷酸铁锂（LFP）等其他电池，能量密度要相对更高。
目前，主流三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间，而磷酸铁锂电池的能量密度往往在200Wh/kg以下，而且含镍量越高，三元锂电池的能量密度就越大。因此，高镍8系产品已较为成熟，渗透率不断提高，头部正极企业开始向超高镍9系及以上产品进行迭代了，可以支持超过1000公里的续航。
值得一提的是，电池的能量密度除了和材料有关，也会受电池结构设计的影响。比如国内某电池龙头企业推出了“刀片电池”、第三代CTP等技术（可以理解为一种打包组装电池的技术），可以改善电池的体积利用率，进一步向上突破电池的能量密度。
在耐性方面，由于镍锂的化学反应活泼，其在低温环境下会更具优势。同样是零下20度的温度，三元锂电池可以释放70%的电能，而磷酸铁锂电池却只有50%左右。因此，三元锂电池也在一些靠近两极的国家或地区非常受欢迎，比如挪威、加拿大，还有我国的东北等。
但同样也是因为“过于活泼”，三元锂电池的耐高温就不咋地了。其正极材料的分解温度只有200℃，而磷酸铁锂电池却高达700℃，一旦电池出现热失控问题，磷酸铁锂电池的安全表现明显更好。这也是近年来三元锂电池电动车起火事件备受大家关注的重要原因。
但来到成本方面，三元锂电池就要全面逊于磷酸铁锂了。由于三元电池中需要用到稀缺的贵金属钴，因此价格要远高于磷酸铁锂（LFP），而且含镍量越高，工艺设备要求越高，因而成本也越高。
根据百川盈孚数据，截至2023年6月2日，三元材料（523）的价格为23.5万元/吨，三元材料（811）则更高，为35.45万元/吨，而磷酸铁锂只有9.8万元/吨。此外在循环寿命方面，三元锂电池衰减到80%容量大约需要经历2500次循环，磷酸铁锂电池最高可以达到5000次以上。
因此，主打强续航的高端车型，会相对愿意忽略成本，去选择能量密度更高的三元电池尤其是高镍电池作为动力来源。同时因为其体积小、重量轻，也让车辆的设计更有空间。比如在前不久的上海车展中，多家品牌车企均展出旗下高端新车型，最高续航超900公里，而据工信部披露的车型相关信息，大多高端车型所搭载的电池均为高镍三元材料电池。
看到这里，你是否会以为，三元锂电池已逐渐凭借技术优势、能量密度优势成为了锂电池中的“王者”？不，当今的锂电池天下，其实是由三元锂和磷酸铁锂“划江而分”的，甚至能量密度落后的磷酸铁锂后劲更足。
据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据，今年2月，我国动力电池装车量21.9GWh，同比增长60.4%。其中，三元锂电池装车量6.7GWh，占总装车量30.6%，同比增长15.0%；磷酸铁锂电池装车量15.2GWh，占总装车量69.3%，同比增长95.3%。这不仅是中国市场独有的现象。有国外市场调研机构预测，从全球来说，磷酸铁锂的发展速度也将大大超过三元锂电池，2024年或将达到世界动力电池装机量的近六成。
为何看起来只有成本优势的“穷小子”磷酸铁锂能够“逆袭”三元锂？在下一篇文章中，科技君将和大家一起揭开磷酸铁锂电池的发家之路！
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数据来源：中证指数有限公司、Wind，截至2023年6月14日。指数成份股列示不代表个股推荐，不构成投资建议。
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