眾所周知，以三元材料作為正極材料的動力鋰電池近年來仰仗其容量高、循環(huán)安穩(wěn)性好、本錢適中等重要長處，逐步在動力電池職業(yè)中占有愈發(fā)重要的方位。

在新能源轎車中，三元鋰電池的占有率超過了磷酸鐵鋰電池成為一大亮點(diǎn)，包括吉利、奇瑞、長安、眾泰、中華等大部分國內(nèi)干流車企都紛繁推出選用三元動力電池的新能源車型。例如北汽EV系列、奇瑞eQ、艾瑞澤3EV、江淮iEV4、眾泰云100、包括吉利帝豪EV等。那么終究三元材料電池愈發(fā)強(qiáng)勢的原因是什么呢？

在之前的文章《手把手帶你認(rèn)識鋰離子電池》一文中有說到，鋰離子電池的功能主要取決于其正極材料，而且鋰離子電池也一般以正極材料來命名。商場上所說的三元材料電池大多是指以鎳鈷錳為正極材料的鋰離子電池。

人們發(fā)現(xiàn)，鎳鈷錳三元正極材猜中鎳鈷錳比例可在必定范圍內(nèi)調(diào)整，而且其功能隨著鎳鈷錳的比例的不同而改變。因而，出于進(jìn)一步下降鈷鎳等高本錢過渡金屬的含量，以及進(jìn)一步前進(jìn)正極材料的功能的意圖，世界各國在鎳鈷錳三元材料的研討和開發(fā)方面做了大量的作業(yè)，提出了多個具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系，包括333，523，811體系等。一些體系現(xiàn)已成功地完成了工業(yè)化出產(chǎn)和應(yīng)用。

1、鎳鈷錳三元正極材料結(jié)構(gòu)特征

鎳鈷錳三元材料一般能夠表明為：LiNixCoyMnzO2，其間x+y+z=1。

根據(jù)3種元素的摩爾比（x∶y∶z比值）的不同，別離將其稱為不同的體系，如組成中鎳鈷錳摩爾比（x∶y∶z）為1∶1∶1的三元材料，簡稱為333型；摩爾比為5∶2∶3的體系，稱之為523體系等。

333型、523型和811型等三元材料均屬于六方晶系的α-NaFeO2型層狀巖鹽結(jié)構(gòu)，

鎳鈷錳三元材猜中，3種元素的的主要價態(tài)別離是+2價、+3價和+4價，Ni為主要活性元素。其充電時的反應(yīng)及電荷轉(zhuǎn)移如下：

正極反應(yīng)：LiMO2—→Li1-xMO2+xLi++xe-

負(fù)極反應(yīng)：nC+xLi++xe-—→LixCn

電池總反應(yīng)：LiMO2+nC—→Li1-xMO2+LixCn

一般來說，活性金屬成分含量越高，材料容量就越大，但當(dāng)Ni的含量過高時，會引起Ni2+占有Li+方位，加劇了陽離子混排，然后導(dǎo)致容量下降。Co也是活性金屬，但能起到抑制陽離子混排的效果，然后安穩(wěn)材料層狀結(jié)構(gòu)；Mn則不參與電化學(xué)反應(yīng)，可提供安全性和安穩(wěn)性，一同下降本錢。

2、不同體系鎳鈷錳三元鋰離子電池的特色

當(dāng)前商場上存在許多鎳鈷錳三元體系電池，例如523，111，811體系等等，圖2能幫助我們較直觀的了解各體系的特色及相互之間的差異。

作為車載動力電池，商場對其能量密度提出了越來越嚴(yán)苛的要求。但魚和熊掌不可兼得，由圖2可知，若想取得高能量密度且安全安穩(wěn)的動力電池，有必要添加Ni及Co在三元材猜中的比重。隨同而來的，是由Ni的生動特性帶來的安全隱患及Co資源缺少帶來的本錢添加。

針對各體系的鎳鈷錳三元電池，在這里也做下簡略的介紹。

2.1LiNi0.5Co0.2Mn0.302

523型三元材料是現(xiàn)在用量最大的三元材料，由于它具有較高的比容量和熱安穩(wěn)性，且工藝的老練性和安穩(wěn)性不斷前進(jìn)，國內(nèi)商場占有率敏捷擴(kuò)展。523型三元材料追求高體積、高比容量（壓實(shí)密度大），其次是循環(huán)功能、倍率功能、熱安穩(wěn)性和自放電等之間的平衡，作為動力電池，能夠極大地前進(jìn)電動工具的續(xù)航才干。

2.2LiNi1/3Co1/3Mn1/302

111型三元材料則兼具能量、倍率、循環(huán)性和安全功能優(yōu)勢，可是，111型材料的初次充放電功率低、鋰層中陽離子的混排，影響材料的安穩(wěn)性，且放電電壓平臺較低。現(xiàn)在，前進(jìn)LiNi1/3Co1/3Mn1/302材料的振實(shí)密度、高低溫文高電壓下的循環(huán)安穩(wěn)性以及倍率功能成為現(xiàn)在該材料研討的熱點(diǎn)。111型三元材料制備的動力電池比容量高，循環(huán)性、倍率性、低溫放電、荷電堅(jiān)持才干等以及安全功能方面均能滿足EV及HEV對動力電池的要求。

2.3LiNi0.8Co0.1Mn0.102

811這種材料由于Ni含量高、Co含量低，而具有高容量、低價格等優(yōu)勢，但一同也更難做到像111體系相同的安穩(wěn)性。由于Ni含量過高，其制造本錢也會添加，這種Ni系材料對制造電池的環(huán)境要求也比較高，811制造電池需要高電壓的電解液的合作。因而，811系材料的制造加工工藝是當(dāng)前研討重點(diǎn)?，F(xiàn)在，811這種高Ni系材料，日本、韓國做的較好，如日本的住友等企業(yè)。國內(nèi)做的廠家不少，如邦普，大華之類，大部分只是在試驗(yàn)階段，量產(chǎn)的規(guī)模沒有成型。

2.4LiNi0.6Co0.2Mn0.202

Ni含量越高比容量越高，Ni含量到達(dá)60%以上時，材料的重要性逐步顯現(xiàn)。622型鎳鈷錳三元鋰電池比容量高于523型，克容量能到達(dá)160毫安時以上，甚至在高電壓的情況下能到達(dá)180毫安時，且加工功能杰出。622類材料的開發(fā)是當(dāng)前工業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)，也非常適用于高能量密度的EV電池上。

3、三元鋰離子的現(xiàn)狀與展開

在全球范圍內(nèi)，三元鋰電池現(xiàn)在占全球性鋰離子電池商場的80%以上，在需要較高的輸出與安全性的電動轎車車用電池商場上，占有率超過81%。反觀國內(nèi)商場，2015年國內(nèi)動力電池出貨量達(dá)15.7Gwh，其間磷酸鐵鋰電池仍占主導(dǎo)，占有商場近69%比例；三元材料電池出貨量占比27%。再細(xì)分而言，在乘用車領(lǐng)域，電池類型則以三元材料為主，電池出貨量達(dá)1.93Gwh；在客車領(lǐng)域，主要以搭載磷酸鐵鋰電池為主，占純電動客車電池量的84%[5]。

本年1月24日，工信部對三元電池的“暫停補(bǔ)助”方針雖是對三元鋰電池廠商的當(dāng)頭一棒，但一同也對這個商場進(jìn)行了必定的捆綁?，F(xiàn)在國內(nèi)動力電池廠的三元電池產(chǎn)品的質(zhì)量確實(shí)參差不齊，三元材料的安穩(wěn)性本身相對于磷酸鐵鋰便弱勢一些，特別再加上雜亂的工藝要求。出于安全性考慮，這種“暫緩”方針也從必定角度上標(biāo)準(zhǔn)了職業(yè)和商場，是存在必定的必要性。

可是鋰電池領(lǐng)域中，在能量密度、低溫特性、功率特性以及高溫儲存性等方面都全面優(yōu)于其他材料的三元材料，必定會成為鋰電池正極材料的一股不可忽視的力量，等待它的厚積薄發(fā)！