三元材料我們又稱之為三元正極材料，是我們選材中必須考慮的一種正極材料，尤其在鋰電池選材的時候，通常會遇到別人問，你是選擇碳酸鋰電池，還是三元電池，還是磷酸鐵電池，這時候我們就需要有專業的眼光進行看這個問題，誰是這個行業的主流，哪一種占據著絕對的優勢，這時候我們就需要看三元材料，三元材料作為大家首頁，不僅僅是因為國家補貼，更多的是能量密度高，市場的選擇。
三元材料成為主流
經濟學家常常用供給與需求兩條曲線分析市場，兩者的交叉就是平衡點。動力電池企業也應用這個原理分析產品發展趨勢。
寧德時代新能源科技有限公司副總裁、首席科學家吳凱展示了動力電池能量密度與成本之間的關系。隨著規模擴大、技術進步，成本曲線向下傾斜；克服“里程焦慮癥”的辦法只有提升能量密度，這也是我國政府和行業鼓勵的方向。向上的能量密度曲線與成本曲線形成交叉點，三元材料企業圍繞于此做文章，也是目前做得最好的。
吳凱說：“企業對電池的設計都是從成本與能量密度的平衡著眼。在平衡點之下，三元材料占有優勢；在平衡點之上，硅基負極體系和固態電池占有優勢。在固態電池還不能商業化的背景下，三元材料體系成為主攻目標。”
近期，在多個產業發展論壇上，企業和科研機構的專家均談到，磷酸鐵鋰電池受到自身材料性能的限制，以目前的技術水平難以在2020年達到國家規定的能量密度要求，而三元材料中的NCM111和NCM523等類型電池也是如此。
據專家介紹，目前主流的NCM523三元材料，能量密度可以達到160～200Wh/kg，與300Wh/kg有較大距離?？蒲腥藛T提高三元體系中鎳的含量，電池的能量密度顯著提高，NCM622和NCM811分別達到230Wh/kg和280Wh/kg。為了達到300Wh/kg的目標，高鎳三元材料成為必然的選擇。
數據顯示，2018年一季度，國內三元材料產量31670噸，同比增長64.26％。其中，常規NCM型號占比78％，NCM622型號占比14％，NCM811/NCA占比8％，NCM811產量大幅增長。
目前，高鎳三元材料有兩種路線，分別是NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）。在高鎳三元材料中，鎳的主要作用是提供容量，其含量越高，電池的能量密度越大；鈷元素在貢獻一部分容量的同時起到穩定結構的作用；錳/鋁主要用來穩定三元體系結構。
如何選擇正極材料?
1. 從材料特性分析
1)鎳鈷錳酸鋰三元材料的能量密度比較高，導致生產出來的電池體積較小，重量較輕；
2)鎳鈷錳酸鋰三元材料的電子電導低，必須加入碳黑或進行改性才能夠提高電導率，但這樣又會導致體積變大，增加電解液；
3)鎳鈷錳酸鋰三元材料在低溫情況下電子電導更低，其低溫性能是其應用于動力電池的另一障礙。
目前，美國Valence科技、A123公司和加拿大Phostech公司等國際級大公司能夠提供磷酸鐵鋰的樣品和電池，但這些樣品與目前成熟的錳酸鋰相比，電壓、密度、大電流和低溫性能都相差較多。有一數據可表明，以磷酸鐵鋰為正極的18650電池的容量僅能達到1300mAh/g ；但是相比三元正極材料，磷酸鐵鋰電池的效果就會差很多。
2. 從技術成熟度分析
由于安全性過關，磷酸鹽是鋰電池正極材料的發展趨勢。但由于磷酸鐵鋰與鋰離子電池的應用時間遠遠短于鈷酸鋰和錳酸鋰，還停留在產品應用的初級階段，需要經歷一個由小到大的發展過程，所以目前不可能成為動力型鋰離子電池的主流正極材料。在相比三元材料，三元材料基本在523三元材料已經很穩定，但是高鎳622三元材料已經完成基本安全性能測試；相比磷酸鐵鋰，材料相對會差一點；
3. 從電池成本分析
磷酸鐵鋰的制造需要碳酸鋰做主要材料，還需要氬氣與氮氣等保護氣，制造成本很大。目前國際市場最好的磷酸鐵鋰價格是30多萬元/噸，但產量很小，批量不穩定；國內的價格是在15-16萬元/噸，在未來的3-5年之內，磷酸鐵鋰的價格會居高不下，目前，錳酸鋰的價格是8-10萬元/噸。但是相對來說三元材料，價格通常在20多萬，相比正極材料成本，磷酸鐵鋰的優勢也相當明顯
4. 從實現批量生產的可行性分析
正極材料的成本只是電池成本的一部分，正極材料的價格下降不會給電池整體成本帶來本質的影響。在電池的生產制造中，正極材料僅占原材料中的15%-20%，還需要考慮電解液、制造工藝，良品率低等問題，其中，磷酸鐵鋰電池制造工藝問題還有待解決。目前，從試驗室中是能夠做出動力磷酸鐵鋰電池，但磷酸鐵鋰的材料穩定性差，材料工藝比較復雜，涂膜難，制備過程難，進入批量生產尚需時日。三元材料的的工藝已經非常成熟，而且大量的廠家開始投入三元材料的研發和三元材料設備的研發，可行性方面三元材料和磷酸鐵鋰正極材料在伯仲之間。
綜上所述，磷酸鐵鋰無論在技術成熟度、性能、成本、制造工藝方面都存在缺陷，盡管不失為未來研發的一個選擇，但不適合現階段的市場應用。但是三元材料更適合市場，更適合量產，安全性能已經解決，能量密度越高，市場前景越大，所以我們覺得三元材料才是王者。
