三元锂离子电池是哪三元？三元锂离子电池的三元材料介绍

2021-07-13 16:23

三元锂离子电池能量密度高、循环寿命长、不惧低温；高温下稳定不足。能量密度可达最高，但高温性相对较差，关于续航里程有要求的纯电动汽车，其是主流方向，且适合北方天气，低温时电池更加稳定。特斯拉公布的Model3，即采用松下的21700型三元圆柱形电池。

缺点就是三元材料的脱氧温度是200℃，并且无法通过针刺实验，表明三元电池在内部短路、电池外壳损坏的情况下，容易引发燃烧、爆炸等安全事故。

三元锂离子电池到底是哪三元？三元锂离子电池的“三元”指的是包含镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝（Al）三种金属元素的聚合物，在三元锂离子电池中做正极。三者缺一不可，在电池内部发挥巨大的用途。

镍：重要用途是提升电池的体积能量密度，是提升续航里程的重要突破口，但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置（镍氢混排），导致容量下降。

钴：抑制阳离子的混排，用以提升稳定性和延长电池的寿命，此外，也决定了电池的充放电速度和效率（倍率性能），但过高的钴含量会导致实际容量降低。

铝或锰：钴是十分昂贵的稀有金属成本高昂，锰或铝的用途在于降低正极材料成本，同时提升电池的安全性和稳定性。

为了提高三元锂离子电池的容量，就要提高正极中镍的比例。所以镍的比例在不断提高，从早期的NCM111，到近两年的NCM523、NCM611，再到今年纷纷上马的NCM811，电池能量密度越来越大，镍用得也是越来越生猛。

镍用得多，钴和锰的比例必然会减少。电池的寿命和稳定性是不是会受影响？理论上会，但现在三元锂离子电池主角无疑就是“高镍”的三元锂离子电池。这一方面是政策原因，续航里程长、电池能量密度高的电动汽车，能拿到的财政补贴就多；另一方面是各汽车厂商要抢风头，搞续航里程竞赛，好像谁家的车续航长，谁家的技术就先进。

随着补贴政策的“退坡”和退出，三元锂离子电池的“高镍”冲动可能会冷静一下。而随着磷酸铁锂技术的进步，与三元锂互争雄长也在意料之中。比亚迪八月份透露，将推出的全新一代铁锂离子电池，体积比能量密度将提升50%，寿命长达8年120万公里，成本还可以节约30%。有分析说，磷酸铁锂的能量密度有望与622三元锂离子电池媲美，诚如此，再有安全性好、寿命长、成本低的加持，磷酸铁锂离子电池未尝不会再回舞台中央。

磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池，不能简单说哪种好，只能说各擅胜场。磷酸铁锂离子电池胜在寿命长、安全性好、成本低，但能量密度和低温性能稍逊；三元锂离子电池胜在能量密度大，存电多，但安全性和寿命稍逊。