什么是三元鋰電池？三元材料？也許你以前不懂，但是看完本篇，你就會(huì)變成行家

三元材料作為正極材料的動(dòng)力鋰電池近年來(lái)憑借其容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等重要優(yōu)點(diǎn)，逐漸在動(dòng)力電池行業(yè)中占據(jù)愈發(fā)重要的地位。

在新能源汽車中，三元鋰電池的占有率超過(guò)了磷酸鐵鋰電池成為一大亮點(diǎn)，包括吉利、奇瑞、長(zhǎng)安、眾泰、中華等大部分國(guó)內(nèi)主流車企都紛紛推出采用三元?jiǎng)恿﹄姵?/a>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。那么究竟三元材料電池愈發(fā)強(qiáng)勢(shì)的原因是什么呢？

鋰離子電池的性能主要取決于其正極材料，而且鋰離子電池也通常以正極材料來(lái)命名。市場(chǎng)上所說(shuō)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。因此，出于進(jìn)一步降低鈷鎳等高成本過(guò)渡金屬的含量，以及進(jìn)一步提高正極材料的性能的目的，世界各國(guó)在鎳鈷錳三元材料的研究和開(kāi)發(fā)方面做了大量的工作，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333，523，811體系等。一些體系已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

接下來(lái)筆者帶你走進(jìn)三元深處。

一、鎳鈷錳三元正極材料結(jié)構(gòu)特征

鎳鈷錳三元材料通?？梢员硎緸椋篖iNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。依據(jù)3種元素的摩爾比（x∶y∶z比值）的不同，分別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(jiǎn)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-NaFeO2型層狀巖鹽結(jié)構(gòu)。

鎳鈷錳三元材料中，3種元素的的主要價(jià)態(tài)分別是+2價(jià)、+3價(jià)和+4價(jià)，Ni為主要活性元素。一般來(lái)說(shuō)，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(guò)高時(shí)，會(huì)引起Ni2+占據(jù)Li+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則不參與電化學(xué)反應(yīng)，可提供安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)降低成本。

二、不同體系鎳鈷錳三元鋰離子電池的特點(diǎn)

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

當(dāng)前市場(chǎng)上存在許多鎳鈷錳三元體系電池，例如523，111，811體系等等，作為車載動(dòng)力電池，市場(chǎng)對(duì)其能量密度提出了越來(lái)越嚴(yán)苛的要求。但魚(yú)和熊掌不可兼得，若想獲得高能量密度且安全穩(wěn)定的動(dòng)力電池，必須增加Ni及Co在三元材料中的比重。伴隨而來(lái)的，是由Ni的活潑特性帶來(lái)的安全隱患及Co資源缺乏帶來(lái)的成本增加。針對(duì)各體系的鎳鈷錳三元電池，在這里也做下簡(jiǎn)單的介紹。

（1）523型三元材料是目前用量最大的三元材料，因?yàn)樗哂休^高的比容量和熱穩(wěn)定性，且工藝的成熟性和穩(wěn)定性不斷提升，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率迅速擴(kuò)大。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)性能、倍率性能、熱穩(wěn)定性和自放電等之間的平衡，作為動(dòng)力電池，可以極大地提高電動(dòng)工具的續(xù)航能力。

（2）111型三元材料則兼具能量、倍率、循環(huán)性和安全性能優(yōu)勢(shì)，但是，111型材料的首次充放電效率低、鋰層中陽(yáng)離子的混排，影響材料的穩(wěn)定性，且放電電壓平臺(tái)較低。目前，提高LiNi1/3Co1/3Mn1/302材料的振實(shí)密度、高低溫和高電壓下的循環(huán)穩(wěn)定性以及倍率性能成為目前該材料研究的熱點(diǎn)。111型三元材料制備的動(dòng)力電池比容量高，循環(huán)性、倍率性、低溫放電、荷電保持能力等以及安全性能方面均能滿足EV（電動(dòng)汽車）及HEV（混合動(dòng)力汽車）對(duì)動(dòng)力電池的要求。

（3）811型這種材料因?yàn)镹i含量高、Co含量低，而具備高容量、低價(jià)格等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也更難做到像111體系一樣的穩(wěn)定性。因?yàn)镹i含量過(guò)高，其制造成本也會(huì)增加，這種Ni系材料對(duì)制作電池的環(huán)境要求也比較高，811制作電池需要高電壓的電解液的配合。因此，811系材料的制造加工工藝是當(dāng)前研究重點(diǎn)。目前，811這種高Ni系材料，日本、韓國(guó)做的較好，如日本的住友等企業(yè)。國(guó)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)模尚未成型。

（4）622型三元材料中Ni含量越高比容量越高，Ni含量達(dá)到60%以上時(shí)，材料的重要性逐漸顯現(xiàn)。622型鎳鈷錳三元鋰電池比容量高于523型，克容量能達(dá)到160毫安時(shí)以上，甚至在高電壓的情況下能達(dá)到180毫安時(shí)，且加工性能良好。622類材料的開(kāi)發(fā)是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，也十分適用于高能量密度的EV電池上。

三、三元鋰電池的現(xiàn)狀與發(fā)展

2016年1月24日，工信部對(duì)三元電池的“暫停補(bǔ)貼”政策雖是對(duì)三元鋰電池廠商的當(dāng)頭一棒，但同時(shí)也對(duì)這個(gè)市場(chǎng)進(jìn)行了一定的約束。

2016年6月開(kāi)始逐漸解禁回到政策補(bǔ)貼的目錄當(dāng)中，之后隨著又一系列新能源汽車補(bǔ)貼政策的出臺(tái)，三元電池也或?qū)㈦S之迎來(lái)爆發(fā)性增長(zhǎng)。

數(shù)據(jù)顯示，2016年，三元材料產(chǎn)量增長(zhǎng)50%左右。研究機(jī)構(gòu)莫尼塔預(yù)期，2017年三元鋰電產(chǎn)量同比增速為110%至120%。

與此形成對(duì)比的是，去年四季度以來(lái)，投資磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的企業(yè)明顯減少，這使其上游材料碳酸鋰價(jià)格上漲困難。自去年4月以來(lái)，碳酸鋰跌幅達(dá)到30%。今年1月，一些企業(yè)提高碳酸鋰報(bào)價(jià)1000至3000元，但市場(chǎng)并沒(méi)有成交。

2016年年底出臺(tái)的新能源汽車新政明確將補(bǔ)貼額度與電池能量密度掛鉤，能量密度越高補(bǔ)貼越多。而三元電池能量密度潛力更高，尤其是高鎳三元電池，為此，許多企業(yè)改投三元鋰電。

目前，磷酸鐵鋰電池和三元電池市場(chǎng)占有率分別是70%與25%。

“從2016年來(lái)看，動(dòng)力電池產(chǎn)能過(guò)剩開(kāi)始顯現(xiàn)，率先改投三元鋰電的企業(yè)有望受益新一輪的新能源汽車需求放量。”業(yè)內(nèi)專家說(shuō)。

公開(kāi)信息顯示，比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、中航鋰電為代表的磷酸鐵鋰“大佬”將擴(kuò)張三元鋰電產(chǎn)能。相關(guān)人士透露，比亞迪2017年將新增三元電池5-6GWh。而未來(lái)兩年，寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰和三元產(chǎn)能占比，將從現(xiàn)在的2：1逐漸趨向1：1。成飛集成下屬中航鋰電（江蘇）有限公司擬建設(shè)年產(chǎn)50億瓦時(shí)的三元鋰電池生產(chǎn)線。卓能股份旗下子公司廣西卓能新能源科技有限公司擬在廣西擴(kuò)產(chǎn)50億安時(shí)三元?jiǎng)恿﹄姵仨?xiàng)目。

在鋰電池領(lǐng)域中，在能量密度、低溫特性、功率特性以及高溫儲(chǔ)存性等方面都全面優(yōu)于其他材料的三元材料，一定會(huì)成為鋰電池正極材料的一股不可忽視的力量。另外走三元線路，對(duì)上游礦業(yè)也是一個(gè)利好，尤其是鎳、鈷、錳、鋰礦。