三元電池優缺點

三元電池是指採用鎳鈷錳三種過渡金屬氧化物為正極材料的鋰二次電池。它充分綜合了鈷酸鋰良好的迴圈性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點，利用分子水準混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協同的複合嵌鋰氧化物。那麼，三元電池優缺點有哪些呢？

能量密度高是三元鋰電池的最大優勢，而電壓平臺是電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效能和成本。電壓平臺越高，電池比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時的電池，電壓平臺比較高的三元材料鋰電池的續航時間更長。單體三元電池放電電壓平臺高達3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，而鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度角度來說，三元鋰電池比磷酸鐵鋰，錳酸鋰或者鈦酸鋰具有絕對優勢。

安全性較差和迴圈壽命較短是三元鋰電池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大規模配組，和大規模集成應用的一個主要因素。大量實驗表明，容量較大的三元電池很難通過針刺和過充等安全性測試，這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素，甚至混合錳酸鋰一起使用的原因。500次的迴圈壽命在鋰電池中屬於中等偏下，因此三元電池目前最主要的應用領域是3C數碼等消費類電子產品。

作為三元電池中最為關鍵的組成材料，鈷鎳錳三種金屬元素的具體作用如下：

Co3+：減少陽離子混合占位，穩定材料的層狀結構，降低阻抗值，提高電導率，提高迴圈和倍率性能。

Ni2+：可提高材料的容量，而由於Li和Ni的半徑相似，過多的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結構中的脫嵌越難，導致電化學性能變差。

Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且還可提高材料的安全性和穩定性，但過高的Mn含量會容易出現尖晶石相而破壞層狀結構，使容量降低，迴圈衰減。

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