三元锂离子电池的材料是什么？

三元锂离子电池的材料

三元锂离子电池之所以被成为三元锂离子电池，就是因为其正极材料采用了包含镍、钴、锰（或铝）三种金属元素的三元聚合物。

三元锂离子电池的三元指的是镍（Ni）钴（Co）锰（Mn）三种元素。这三种元素中镍和钴是活性金属，锰不参与电化学反应。一般来说，活性金属成分含量越高，电池容量就越大，但当Ni的含量过高时，会引起Ni2+占据Li+的位置，加剧了阳离子混排，从而导致容量降低。

Co也是活性金属，但能起到抑制阳离子混排的用途，从而稳定材料层状结构。Mn作为非活性金属重要起到稳定反应提高安全性的用途。镍钴锰三元材料通常可以表示为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。

人们发现三元锂离子电池正极材料中镍钴锰比例可在一定范围调整，并且其性能随着镍钴锰的比例的不同而变化。

三元锂离子电池材料由于其高能量密度可以更好地实现续航里程，在新能源汽车上得到很好应用，如美国特斯拉纯电动汽车成功使用日本松下制造的镍钴铝酸锂离子电池体系。近年来随着全球新能源汽车的迅猛发展，三元锂离子电池材料的市场份额将逐渐新增。

三元锂离子电池优点

三元锂离子电池在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的重要用途和优缺点如下：

Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和倍率性能。

Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。

Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。

能量密度高是三元锂离子电池的最大优势，而电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，电压平台越高，比容量越大，所以同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂离子电池续航时间更长。单体三元锂离子电池放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，而钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度角度来说，三元锂离子电池比磷酸铁锂，锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。