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

 

由于鋰電池中的正極材料往往是決定了其能量密度，對(duì)于鋰電池來說這是最重要的一個(gè)特性，因此用正極材料來命名的情況最多，咱們常說的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池就屬于這一類。

 

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(yáng)離子的混排，從而提高起到提升穩(wěn)定性和延長(zhǎng)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(duì)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(jiǎn)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(shì)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。三元和磷酸鐵，一個(gè)高能量密度，一個(gè)高安全性！真的很難取舍！鐵鋰擠壓，穿刺，火燒，均不會(huì)出現(xiàn)燃燒和爆炸！但裝同樣重量的電池，鐵鋰跑350公里，三元可以跑500公里！可是三元穿刺直接爆燃！我選擇鐵電池，因?yàn)殍F電池的循環(huán)次數(shù)都是三元電池的兩倍。而這三種元素中鎳和鈷是活性金屬，錳不參與電化學(xué)反應(yīng)。一般來說，活性金屬成分含量越高，電池容量就越大，但當(dāng)Ni的含量過高時(shí)，會(huì)引起Ni2+占據(jù)Li+的位置，加劇了陽(yáng)離子混排，從而導(dǎo)致容量降低。

 

Co也是活性金屬，但能起到抑制陽(yáng)離子混排的作用，從而穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)。

 

Mn作為非活性金屬主要起到穩(wěn)定反應(yīng)提高安全性的作用。

 

錳元素是慢羊羊，沒有戰(zhàn)斗力，是羊村的精神領(lǐng)袖，起到穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)的作用防止羊互相打起來。

 

鎳鈷錳三元材料通常可以表示為：LiNixCoyMnzO2 ，其中x+y+z=1。

 

人們發(fā)現(xiàn)，三元正極材料中鎳鈷錳比例可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，并且其性能隨著鎳鈷錳的比例的不同而變化。

 

通過大量的研究，世界各國(guó)提出了多個(gè)具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系，包括333，523，622， 811 體系等。

簡(jiǎn)單來講第一個(gè)數(shù)字越大，電池的性能越強(qiáng)，生產(chǎn)難度越高，使用條件越苛刻。

最后一個(gè)數(shù)字越大，電池性能越差，生產(chǎn)成本也越低。

目前333、523型鋰電池是汽車動(dòng)力電池的主流型號(hào)，而622、811型鋰電池也是我國(guó)的重要研究方向。