三元锂离子电池有什么好？为何市场都在使用三元锂？

电池的容量决定了巡航里程、充电时间这些用户体验最重要的部分。当然，从汽车这个工业产品角度看，决定动力锂电池的维度又要多好几个，比如安全性、能量密度、单体标称电压、使用寿命、应用成本、低温衰减能力等等，在这方面国际与国内都有严格的标准，能够上市销售的车型肯定首先要达标。

相信很多关注电动汽车的朋友关于三元锂离子电池不会陌生，大名鼎鼎的特斯拉采用的就是这种电池。而国内的电池巨头比亚迪在过去很长一段时间内一直采用的是磷酸铁锂离子电池，在今年下半年则宣布也将重点发展三元锂离子电池。那么，到底什么是三元锂离子电池？它为何会突然成为动力锂电池的宠儿呢？

三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整。

安全性是重中之重

三元锂离子电池的特点是能量密度大，电压更高，所以同样重量的电池组电池容量更大，车子跑的距离也就更远，速度也能更快。但是其弱点在于稳点性较差，假如内部短路或是正极材料遇水，都会有明火出现。所以一般18650电池都会有一层钢壳保护，由于特斯拉的电池组是由7000块左右的18650电池组合而成，所以，虽然特斯拉给电池组进行了全方位的保护，但是在极端的碰撞事故中，起火隐患还是有的。

之所以这样，原因是两种材料在到达一定温度时发生分解，三元锂材料会在更低的200度左右发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温用途下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。说简单点，就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。不过要注意的是，我们提到的是材料，而不是已经成为成品的电池。一般而言我们常说的三元材料重要指的是NMC材料，也包含NCA材料，层状材料的容量发挥受到其结构稳定性的影响，由于Ni3+的化学稳定性要比Co元素更好，因此在充电的过程中NMC材料也就能脱出更多的Li，使得材料的容量由较大的提升。

反过来，层状氧化物正极材料结构稳定性还受到脱Li数量的影响，过量的脱Li可能会导致材料的层状结构坍塌，因此为了保证NMC材料的结构稳定性要对材料的充电截止电压进行限制，保证材料的长期的循环稳定性。

德国明斯特大学的JohannesKasnatscheew等人对NCM111和NCM532（两款材料来自BMW集团）、NCM622和NCA（两款材料来自Customcell）、NCM811（来自杉杉科技）材料的充电制度对其循环寿命和结构稳定性的影响进行了研究。

充电截止电压的影响

NMC材料的脱锂数量与充电截止电压成正比，也就是说充电截止电压越高NMC材料的脱锂量也就越大，相应地材料的结构也就越不稳定。下图为NCM811材料在不同的充电截止电压下，循环性能曲线，可以看到提高截止电压后，材料容量发挥明显提高了，但是随之而来的是材料衰降速度的加速。

比较不同截止电压下的循环数据后发现，4.6V截止电压时虽然在第五次放电时比容量最高，但是在循环53次后，其容量快速下降，低于4.5V和4.4V截止电压下NMC111的容量。这表明一味的的提高充电截止电压，虽然会使的材料的容量获得较大的提升，但却会使的材料的循环稳定性发生明显的下降，因此要根据电池的设计寿命合理选择充电截止电压。