三元锂电池正负极材料

三元锂电池的负极一般是使用石墨制造的，石墨是多层结构，这样可以容纳锂原子。三元锂电池的正极是使用三元材料制造的（现在商业化用的正极材料主要有钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂。负极材料基本上都是石墨）。有些三元锂电池的正极是使用镍，钴，锰制造的，有些三元锂电池的正极是使用镍，钴，铝制造的。

三元锂电池的能量密度比较高，这种电池的低温性能也比较好，但是这种电池的安全性并不是很好。三元锂电池在200摄氏度下就会开始燃烧，所以大家经常能在新闻中看到纯电动汽车出现自燃和爆炸的现象。

锂电池中是有隔膜的，这个隔膜可以让锂离子通过，但是不可以让电子通过，这样电子只能走外电路。电子通过外电路那外电路才会产生电流。这个隔膜是非常重要的，如果锂电池的隔膜损坏了，那正极和负极就会直接接触，这样会导致电池起火或爆炸。

在使用锂电池的过程中：不要将电池掰弯或刺破，这样都是会损坏隔膜的。各大汽车厂商也在不断想办法来提高三元锂电池的安全性。如果正常使用，三元锂电池还是非常安全的。有些三元锂电池爆炸起火是因为温度过高导致的。

三元锂电池优缺点

三元锂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。三种金属元素的主要作用和优缺点如下：

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，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电池续航时间更长。单体三元锂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，三元锂电池比磷酸铁锂，锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。

安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大规模配组，和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下，因此三元锂电池目前最主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。