新能源汽车电池材料有哪些？

当前，新能源汽车动力电池属锂离子电池，其构造可分为正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液等几部分。从正极材料上看，新能源汽车动力电池大致可分为磷酸铁锂电池和三元锂电池两种。

所谓磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，而三元锂电池则是正极使用镍钴铝或镍钴锰三种材料按一定比例搭配而成的锂离子电池。

与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池最大的优势就是能量密度高。它可以通过调整正极材料中镍的占比，来提高电池能量密度。在电动汽车把续驶里程作为主要技术参数的情况下，能量密度更高的三元锂电池，已成为电动汽车动力电池的主要选择，目前装车量已达60%左右。

2018年底，我国三元锂电池电池单体电芯能量密度已达265Wh/kg，2019年宁德时代更是推出了能量密度高达304Wh/kg的811三元锂电池。高能量密度三元锂电池的使用，使我国主流电动汽车续驶里程达到400公里以上，部分车型续驶里程甚至高达500公里，有效缓解了电动汽车的里程焦虑。不过，高能量密度同时也带来了高风险，它的稳定性相对较差，发生燃烧事故的可能性也较高。

磷酸铁锂电池也具有自身优势。

1.循环寿命长。

实验室中，工程师以1C的充放电倍率持续不间断地进行试验，发现磷酸铁锂电池要经过2000次充电循环才会衰减到新电池状态的80%，远高于三元锂电池的800次。

2.安全性能好。

研究表明，磷酸铁锂电池在800℃的时候才会发生分解，且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子，不会产生剧烈的燃烧，安全性能高；而三元锂电池在300℃左右就会发生分解，燃烧的概率比磷酸铁锂电池更高。

3.制造成本低。

磷酸铁锂电池电芯每瓦时的成本已降至0.7元以下，而三元锂电池电芯成本依然在每瓦时0.9元左右。一个50kWh的动力电池包，使用磷酸铁锂电池电芯，成本可降低1万元。

另外，磷酸铁锂电池不含重金属，不会对环境造成污染，是一种绿色电池。

磷酸铁锂电池最大的弊端，就是能量密度低。当前，磷酸铁锂电池的能量密度最高只有180Wh/kg，普通产品的能量密度基本只有140Wh/kg。不过，比亚迪推出的全新一代磷酸铁锂电池。新一代磷酸铁锂电池在能量密度上与之前的三元锂电池持平，差不多可达210-270Wh/kg，可使电动汽车续驶里程轻松突破400公里，完全能满足用户对续驶里程的要求，所以，磷酸铁锂电池此前的最大弊端将消失。

新能源汽车将使用什么样的新能？

新能源汽车的上游资源争夺战

2016年，当全球176个缔约方在巴黎签署《巴黎协定》气候变化协议》时，汽车向电动化转型已成为世界不可逆转的历史趋势。

随着新能源汽车销量逐年增长，新能源汽车上游产业链相关多个环节迎来大爆发。其中，作为核心生产资料的金属矿山正逐渐站在行业前列。受到行业上下游的关注。

金属矿站上行业风口

新能源产业是对旧能源产业的综合性产业替代，主要体现在从源头上转变旧能源消费方式。而这种替代也在随着越来越多的外部因素而加速。

首先，极端天气的频繁发生正在促使各国加快新能源产业的发展。2016年以来，德国、比利时、中国、美国等国遭遇了长期大范围的极端强降雨天气。持续的强降雨给暴雨所经过的地区带来了道路交通拥堵、下水道淤积等“灾难性”后果。农田和工厂被毁，整个城市被洪水浸泡。气候专家指出，这场灾难与全球变暖导致地表水蒸气过度蒸发有很大关系。

气候灾害的频繁发生，明显刺激了各国加快新能源产业发展步伐。例如，在2021年召开的2021年新能源汽车大会上，相关部门领导进一步明确了加快新能源汽车产业发展的政策指示。同时，美国和德国也表示，发展新能源对应对气候变化具有重要作用。这些都表明了各国政府加快新能源发展的决心。

其次，新能源汽车产业市场化进程加快，增加了行业对金属矿产的需求。以新能源汽车国内销售为例。去年国内新能源汽车销量仅过100万辆，市场渗透率不足10%。截至今年6月底，新能源汽车销量已超过去年全年销量。并且仍然保持快速增长，这表明新能源汽车正在被广泛接受，市场渗透率正在快速提高。

伴随着新能源汽车销量的快速提升，作为汽车核心元器件的动力电池需求日益增长，相应地生产原料电池的金属矿如锂、镁、磷、氟、钴等金属元素的需求也在持续暴涨，由此带动金属矿产业走上行业风口。

资源抢夺战全面开启

随着人们对金属矿产的需求日益增长，各重要厂家对金属矿产的抢夺也在加剧。据了解，在新能源汽车的制造过程中，动力电池是最关键的部件，对金属矿物的需求量也最高。动力电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基材、隔膜和罐体等。

其中，钴、镍、锂、锰等金属矿物作为电池制造过程中的重要原材料，在当前和未来激烈的新车竞争中占据重要地位。作为较早押注新能源汽车的国家，中国的影响力几乎涵盖了整个动力电池的每一个零部件。据相关行业数据显示，中国占据全球钴酸锂等原材料精加工市场60%以上的份额。然而，随着美国和欧洲大力推动电动汽车产业发展，一场金属原材料的“资源争夺战”开始席卷全球。

以非常热门的锂金属为例。目前全球只有西澳、魁北克、美国和欧洲，从巴西、南美洲的锂三角到中国的青海、西藏。捡起。许多锂矿石的价格一再上涨。 7月底，锂矿石拍卖达到1250美元/千吨，这还只是锂精矿（粗矿）。

为了抢夺锂矿资源，中国各领域巨头纷纷抢购全球锂矿资源。锂行业巨头赣锋锂业、天齐锂业先后通过投资、合资等方式抢占了智利、阿根廷、墨西哥、魁北克、西澳大利亚等地的优质锂资源。天齐锂业也因此欠下了巨额债务。美国抢劫美洲锂矿更是动用了国家力量。可以说，美国对锂矿资源的掠夺已经变得和对石油资源的掠夺一样重要。

除了锂资源外，作为动力电池重要组成部分的钴、镍的需求也日趋紧张。据相关数据显示，2019年锂储量为1700万吨，镍储量为8900万吨，而探明的钴金属储量仅为700万吨，还不到前者的零头。从产能来看，钴主要集中在刚果、古巴和澳大利亚三个国家。稀缺的产能让巨头们争先恐后地与巨头们签订巨额合同。例如，特斯拉与钴矿巨头嘉能可签署了每年6000吨钴金属的供应合同。

这种抢夺行为不仅限于钴、锂等矿物。随着产业规模的扩大，对镍、锰、磷、氟等金属矿山的抢掠也将加剧。

不同动力电池技术路线的助攻

在金属矿行业争夺愈演愈烈的背后，还少不了不同动力电池技术路线的助攻。当前国内动力电池领域，主要有两个技术路线：一是三元锂电池路线，二是磷酸铁锂电池路线。不同的动力电池路线对应着不同的金属材料应用，这种技术路线也会给矿产资源的利用带来不同的影响。

具体来看，三元锂电池需要用到金属钴，而钴资源的稀缺性，使得使用三元锂电池的汽车厂商不得不时刻面临越来越高的钴涨价威胁。比如，走三元锂电池路线的特斯拉，就一直面临钴金属涨价的威胁。2021年一季度，钴价就达到了34.5万元/吨，同比增长26%，环比增长28%，其具体价格大致相当于镍的3倍，锰的50倍，其价格之高可见一斑。

为了摆脱钴金属给造车带来的成本压力，特斯拉在其新推出的“低价车”中，逐渐采用磷酸铁锂电池来作为核心元器件以降低整车成本。与此同时，特斯拉、宁德时代等厂商还在努力推进“无钴化”和“低钴化”的新型电池实验，以求摆脱钴金属的产能制约。

相比较而言，磷酸铁锂电池对磷、氟等金属矿元素的需求则大为提升。今年以来，跟磷化工、氟化工相关的磷盐价格均在不断上涨，如被用于工业生产的磷酸一铵、磷酸二铵等分别较去年价格上涨30-70%之间，其上涨就与磷酸铁锂重回主流动力电池赛道有极大关系。

实际上，除了主流的磷酸铁锂和三元锂电池之外，行业内也在探索新的钠电池和镁电池技术。不难预见随着新电池路线的确立，行业矿产资源的争夺战也将发生重新洗牌。

金属回收或成重要出路

无论是对磷资源的竞争，还是行业对无钴化的尝试，都可以看出行业巨头们为应对自然资源短缺所采取的行动。但从自然资源有限性的角度来看，这种举措仍存在局限性，要想解决金属资源缺乏的问题，或许还不得不依靠金属回收。

一方面，在资源有限、需求无限上涨的情况下，强化回收才能够有限解决行业面临的短缺问题。从之前的行业数据不难看出，无论是储能较少的金属钴、锂，还是储量较多的镍、锰等，长期都将会是供不应求的状态，而要应对这一状况就必须加快回收速度。

另一方面，国内相关金属回收的技术已经成熟，且金属回收前景远大。相关行业统计数据显示，目前中国生产和使用的金属约占全球的一半左右。但与欧美等经济体相比，中国的金属回收利用率还相对较低。以金属铝回收为例，欧洲美国等西方经济体的回收率，已经达到了7成左右，而中国还仅有不到2成，可提升空间巨大。

在技术方面，中国已经拥有了成熟的回收技术，国内的五矿集团、中国铝业，包括格林美等上市公司均有相关业务。其中行业巨头格林美，已经具备从三元前驱体、磷酸铁锂与镍钴锂原料回收的全套回收技术。可以预见在产业大发展的大背景下，未来废旧金属资源回收将会成为解决行业问题的关键一步，将会受到来自产业各界的重视。

目前看来主要是电动汽车；主要要突破的技术难关是如何加大续航里程和如何快速充电。但是其实如果考虑到电池和充电站大量电缆的生产环节的环境污染，其技术并非是想象中的“绿色”

前一段很火的是生物燃料汽车，就是利用农作物再加工生产乙醇用于汽车燃料。南美和亚洲的许多地区大面积种植甘蔗等原料植物，后来又提出如此搞，粮食价格将升高到危险的程度，而且对环境破坏很大，同样是大量的碳排放，现在就有冷了下来，也并非是想象中的“绿色”。

还有可能的是氢气燃料汽车，利用电解水产生氢气和氧气，然后有燃烧，唯一的排放就是水，非常环保，要解决的技术难题是如和储存大量电能来点解水。

离我们最近的“新能源汽车”可能就是混合动力机车了，严格意义上不是真正的新能源汽车，既可以使用矿物燃油，又能使用电能，能够收集在行驶中刹车、下坡制动等情况产生的完全浪费掉得能源再充电，用于行驶，如丰田的普锐斯，就比较成熟。

也有许多人说其实新能源汽车早已突破技术难点已经成熟，只是全球汽车制造业、石油业、汽车配件制造业、维修业等等许多行业不愿放弃现有的低成本的技术，希望继续保持利润优势，从而暗中实际上封杀“新能源汽车”技术。