你知道電動(dòng)車常說的三元鋰電池，究竟是哪三元嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-31 10:05
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選購電動(dòng)車的朋友都聽說三元鋰電池的大名，常見的北汽新能源、比亞迪、特斯拉等都采用了這種電池。那么，三元鋰電池究竟為什么叫三元鋰電池？三元究竟指的又是哪三元呢？三種元素之間又有什么關(guān)系？今天我們就來解決這一疑問。
為什么叫三元鋰電池？哪三元？
三元鋰電池其全稱為“正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰等三元聚合物的鋰離子二次電池”，其中三元指的是包含鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）或鋁（Al）三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極；鋰指的是電解質(zhì)主要為六氟磷酸鋰的電解液，而負(fù)極材料一般為石墨。
關(guān)于電池的命名
常見的命名有以下兩種：
① 以電池中最主要的元素來命名。
② 以電池最核心的反應(yīng)機(jī)理或特征來命名，比如強(qiáng)調(diào)可折疊特性的柔性電池
三種元素之間有什么關(guān)系？
三元鋰之所以被發(fā)揚(yáng)光大，當(dāng)然不僅僅是因?yàn)檫@個(gè)名字好聽好記，更是由于鎳鈷錳（或鋁）這三種金屬元素的聚合物在電池內(nèi)部發(fā)揮了巨大的作用。那么，這三種金屬元素都有起到了什么作用呢？
1.鎳餅
鎳是副族中的活性金屬，主要作用是提升電池的體積能量密度，是提升續(xù)航里程的主要突破口，但含量過多會(huì)導(dǎo)致鎳離子占據(jù)鋰離子位置（鎳氫混排），導(dǎo)致容量下降。
2.鈷粉
鈷也是副族中的活性金屬，其可以抑制陽離子的混排，從而提高起到提升穩(wěn)定性和延長電池的壽命的作用，此外，其也決定了電池的充放電速度和效率（倍率性能），但過高的鈷含量會(huì)導(dǎo)致實(shí)際容量降低。
3.鋁或錳
錳或鋁的作用在于降低材料成本，畢竟上面提到的鎳和鈷都是十分昂貴的稀有金屬，并且可以提高電池的安全性和穩(wěn)定性。
在三元鋰電池的正極材料中，鎳、鈷、錳（或鋁）這三種金屬元素缺一不可，多一個(gè)或者少一個(gè)都會(huì)影響其最終的表現(xiàn)或做不成電池，但我們根據(jù)自己的需求，適當(dāng)調(diào)節(jié)鋰電池中鎳、鈷、錳（或鋁）的混合比例（摩爾比），來讓鋰電池表現(xiàn)出不一樣的特性。
鎳鈷錳（或鋁）怎樣混合才能讓我跑得更遠(yuǎn)？
很鎳是三元鋰電池中決定能量密度的元素，要想跑得更遠(yuǎn)，提高它的含量就是；如果想要三元鋰電池成本更便宜，增大錳或鋁的比值就對了。
根據(jù)正極材料中鎳鈷錳（或鋁）3種元素的混合比例不同，我們可以將三元鋰電池分為不同的體系：
如鎳：鈷：錳比例為：1：1：1的333體系；
或者8：1：1的高鎳811體系等。
簡單概括一下就是第一個(gè)數(shù)字越高，跑得越遠(yuǎn)，但成本越高，安全性也越低；最后一個(gè)數(shù)字越高，跑得越近，也最便宜。
要想跑得更遠(yuǎn)且更安全，那就勢必要增加鎳和鈷在三元材料中的比值，不過，你也必須承擔(dān)鎳化學(xué)性能活潑帶來的安全隱患和鈷稀有金屬帶來的高昂成本，魚和熊掌不可兼得。
磷酸鐵鋰電池包，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。由于它的性能特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用，則在名稱中加入“動(dòng)力”兩字，即磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，不含貴重金屬元素，鋰電池包在工作電壓、能量密度、循環(huán)壽命、耐高溫等方面都具有顯著優(yōu)勢。
三元鋰電池概念：
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。三元鋰電池的比能量、比功率更大。在大倍率充電、和耐低溫性能等方面，三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。
磷酸鐵鋰電池包和三元鋰電池各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)?
■磷酸鐵鋰電池包優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、鋰電池包優(yōu)點(diǎn)
高溫性能好：磷酸鐵鋰電池包熱峰值可達(dá)350℃-500℃，工作溫度范圍寬廣-20C--75C。
使用壽命長：磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電5小時(shí)率使用，可達(dá)到2000次。
容量大。磷酸鐵鋰電池包同等體積下比碳酸電池的蓄電量要高出2～3倍。
體積小重量輕：同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池包的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3，重量更輕。
安全環(huán)保：磷酸鐵鋰電池包已經(jīng)過嚴(yán)格的安全測試，即使在劇烈的碰撞中也不會(huì)產(chǎn)生爆炸;不含任何重金屬與稀有金屬，無毒，無論在生產(chǎn)及使用中均無污染。
無記憶效應(yīng)：鋰電池包論出于什么狀態(tài)，可隨沖隨用，無需先放完全再充電。
快速充電：使用專用充電器，1.5C充電40分鐘即可以使電池充滿。
2、鋰電池包缺點(diǎn)
材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，會(huì)使得最終單位儲(chǔ)能電量的成本較高。
鋰電池包低溫性能差，正極材料振實(shí)密度小，磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動(dòng)汽車行駛，密度一般在0.8到1.3左右。
產(chǎn)品一致性差，目前國內(nèi)還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題，在這一復(fù)雜的反應(yīng)過程中，很難保證反應(yīng)的一致性。
導(dǎo)電性能差，鋰離子擴(kuò)散速度慢，高倍充放電時(shí)，實(shí)際的比容量低。
總結(jié)：磷酸鐵鋰電池包的優(yōu)點(diǎn)有著很大的發(fā)揮空間!我們對它的開發(fā)和利用才剛剛開始?，F(xiàn)在社會(huì)乃至世界的主題就是綠色環(huán)保，所以還會(huì)有著巨大的發(fā)揮。缺點(diǎn)也會(huì)一直不斷去改善，積極研發(fā)新技術(shù)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
■三元鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、三元鋰電池優(yōu)點(diǎn)
電壓平臺(tái)高：三元材料的電壓平臺(tái)明顯比磷酸鐵鋰高，高線可以達(dá)到4.2伏，放電平臺(tái)可以達(dá)到3.6或者3.7伏。
能量密度高：電壓平臺(tái)越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時(shí)間更長。
振實(shí)密度高，比磷酸鐵鋰電池的密度高。
