1.正極材料
鋰電池可依正極材料的不同，分為鋰鈷電池(LiCoO2)、鋰錳電池(LiMnO2)、鋰鎳電池(LiNiO2)及磷酸鋰鐵電池(LiFePO4)。當(dāng)中鋰鈷電池以應(yīng)用于手持式裝置電子產(chǎn)品為主，而鋰鎳電池因?yàn)榘踩陨形纯朔?，所以目前生產(chǎn)者以及使用者都很少，而鋰錳電池因?yàn)榫哂械碾娙萘?、安全…等特性，讓其目前廣泛應(yīng)用在手工具當(dāng)中，至于最近發(fā)展的磷酸鋰鐵電池，雖然有相當(dāng)良好的安全性，且被視為應(yīng)用在車輛的明日之星，不過因?yàn)闊Y(jié)不易以及電動(dòng)車市場(chǎng)未普及的問題，所以目前市場(chǎng)比重仍低。主要正極材料特性的比較如表一。
目前鋰鈷系正極材料仍是主流，但是透過增加鎳、錳等元素進(jìn)一步達(dá)到安全性、電容量以及成本的要求。目前針對(duì)所增加的材料不同可以分為三元系的鈷鎳錳材料，以及二元系的鋰鈷鎳材料，其中三元系的鋰鈷鎳錳基于優(yōu)異的安全性可望提升整體市占率，而電容量則是二元系材料表現(xiàn)較佳，待其安全性改善到一定程度，使用的比重必然會(huì)提高。所以短期間三元系材料的安全性仍然是優(yōu)于二元系材料，將會(huì)漸成為市場(chǎng)主流，但可攜產(chǎn)品最終需求的仍然是電容量高的電池，所以二元系材料在克服安全性疑慮后有機(jī)會(huì)成為市場(chǎng)主流。
表一 鋰電池正極材料
2.負(fù)極材料
早期的負(fù)極材料是使用便宜的焦碳、煤渣等經(jīng)過純化及高溫石墨化后成為穩(wěn)定的球型結(jié)構(gòu)石墨，此材料的可逆電容量可以達(dá)到300mAh/g，不過此材料因?yàn)樾枰?jīng)高溫?zé)Y(jié)以石墨化，所以材料成本并不便宜，所以也讓廠商不斷針對(duì)碳材持續(xù)改良，此外此材料的電容量也有限制，所以目前負(fù)極材料的開發(fā)是朝向低成本高容量進(jìn)行發(fā)展。
目前的碳系負(fù)極材料可分為人造石墨、改質(zhì)天然石墨以及MCMB(Mesocarbon Micro-beads)基于成本考慮，目前以人造石墨、改質(zhì)天然石墨使用的較多。至于能夠具有相當(dāng)大電容量的金屬化合物，基于循環(huán)壽命以及材料膨脹比率大的缺點(diǎn)，所以使用情況并不多。碳系材料有其理論的電容量極限值372mAh/g，而且目前的發(fā)展已接近極限值，所以各個(gè)廠商都期望可以透過將負(fù)極材料改質(zhì)成為金屬化合物，以一舉提高鋰電池的電容量。碳系以及金屬化合物的負(fù)極材料比較如表二。
表二 鋰電池負(fù)極材料
3.電解質(zhì)
鋰電池使用的電解質(zhì)可以分為三大類：液態(tài)電解質(zhì)、高分子電解質(zhì)以及固態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)由于含有有機(jī)溶劑，使用上易有漏液以及爆炸的危險(xiǎn)。高分子電解質(zhì)含有少量或不含有機(jī)溶劑，可以提高電池的安全性，并降低漏液以及爆炸的機(jī)會(huì)。固態(tài)電解質(zhì)是三種電解質(zhì)中安全性最好的，但是由于為固態(tài)故離子導(dǎo)電度不佳。三種電解質(zhì)中商品化的為液態(tài)電解質(zhì)以及高分子電解質(zhì)，至于固態(tài)電解質(zhì)目前仍為實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，不易大量商品化。
高分子電解質(zhì)一般多為膠態(tài)，可以減少漏液的情況，并且也可使用鋁箔薄膜封裝，省去了金屬外殼的重量，重量可以更輕，且可以配合可攜式裝置，外觀大小更具有彈性。
目前可攜式裝置中出貨量最大，對(duì)cell需求量最多的手機(jī)，目前已大量采用高分子電解質(zhì)，至于需求量第二大的NB產(chǎn)品，目前約有二成的產(chǎn)品也已采用高分子電解質(zhì)，尤其在Apple采用電池內(nèi)置后，更興起系統(tǒng)廠采用高分子電池的興趣，未來鋰高分子的出貨量會(huì)更增加。三種電解質(zhì)的比較如表三。
表三 鋰電池電解質(zhì)比較
鋰電池材料市場(chǎng)重大事件分析
1.磷酸鋰鐵材料戰(zhàn)爭(zhēng)
電動(dòng)車市場(chǎng)的龐大潛力，讓不少電池相關(guān)業(yè)者積極投入，且也都在近年進(jìn)行擴(kuò)廠規(guī)劃，目前各項(xiàng)正極材料中，最受到看好的就是磷酸鋰鐵材料，此材料具有材料充足、高熱穩(wěn)定性以及材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性佳的優(yōu)點(diǎn)，所以備受看好，目前包括歐美、我國(guó)廠商以及中國(guó)大陸廠商都積極投入。
磷酸鋰鐵材料在美國(guó)的專利歸屬問題是讓各國(guó)廠商最擔(dān)心的問題，包括專利訴訟、權(quán)利金給付對(duì)象究竟是歸屬于HQ、Phostech、德州大學(xué)的Goodenough、還是日本的NTT都是讓各國(guó)廠商持保留態(tài)度的原因。
不過當(dāng)前已有不少我國(guó)、中國(guó)大陸以及歐美廠商進(jìn)行研發(fā)，顯見雖然有市場(chǎng)上的紛爭(zhēng)，可是不少?gòu)S商都還是實(shí)行鴨子劃水的態(tài)度，低調(diào)的進(jìn)行，因?yàn)槌嗣绹?guó)之外，其它國(guó)家的市場(chǎng)需求量還是相當(dāng)龐大的。
2.高電容量與高安全性間難以取舍
可攜裝置用鋰電池追求的就是電池高容量以達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間的使用，滿足任何消費(fèi)者對(duì)任何可攜裝置一日運(yùn)作之所需，鋰電池若要成就高容量，必然的做法就是由正、負(fù)極材料下手進(jìn)行改良，不過鋰電池材料改良談何容易，近十年間，鋰電池的正極材料單位電容量也僅提升50%，當(dāng)然最快的做法就是找尋新材料以替代當(dāng)前的鋰鈷材料，不過一項(xiàng)新材料的開發(fā)到量產(chǎn)再到大量商品化，當(dāng)中耗時(shí)需數(shù)十年。
要提升當(dāng)前鋰電池電容量的做法有將正極材料改為鋰鎳錳、或是將負(fù)極材料改為合金系，不過這二種做法的安全性目前都有疑慮，不過當(dāng)然廠商會(huì)期望朝向高容量發(fā)展，可是若是過份激進(jìn)的轉(zhuǎn)用新材料則有可能在安全性議題上招致反效果。畢竟電池的短路及過熱最嚴(yán)重不單單是損壞電子產(chǎn)品本身，也有可能會(huì)危及消費(fèi)者的人身安全。
所以不少的廠商對(duì)于新材料的應(yīng)用，初期都是采用少量生產(chǎn)、限定區(qū)域銷售的方式進(jìn)行，以時(shí)間換取空間，透過累積的銷售量來驗(yàn)證電池的安全性，隨著累積銷售量增加，得到驗(yàn)證的信服度提升，以做為擴(kuò)大銷售的基礎(chǔ)。利用時(shí)間做為交換高電容量及安全性兼?zhèn)涞幕A(chǔ)。
3.配合潛力車用市場(chǎng)擴(kuò)廠規(guī)劃
所有的鋰電池材料廠商在近年都不約而同看好車用市場(chǎng)的興起，不斷的有擴(kuò)廠計(jì)劃，包括三菱化學(xué)規(guī)劃投資車用電池的正極材料、負(fù)極材料、隔離膜..等材料，并也在四日市增加生產(chǎn)設(shè)備、東芝重回電池市場(chǎng)、住友化學(xué)也規(guī)劃將愛嬡工廠的隔離膜產(chǎn)能擴(kuò)大到2500萬平方公尺…以上種種作為都是因?yàn)榇蠹铱匆惠vHybird的車子所使用的電池?cái)?shù)量會(huì)是NB的廿倍以上，而一臺(tái)EV所使用的電池?cái)?shù)量更有機(jī)會(huì)達(dá)到NB一千倍以上所致。當(dāng)然事前的準(zhǔn)備是有其需求的，才不會(huì)在市場(chǎng)到來時(shí)不及供應(yīng)。但是對(duì)于車用市場(chǎng)到達(dá)的時(shí)間掌握，以及產(chǎn)能開出的控制會(huì)影響到整個(gè)市場(chǎng)供需平衡，能否各個(gè)廠商有默契不陷入價(jià)格戰(zhàn)是相當(dāng)重要的。
