详解三元锂电池内部结构
来源：未知
2019-05-20 15:01
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由于锂电池中的正极材料往往是决定了其能量密度，对于锂电池来说这是最重要的一个特性，因此用正极材料来命名的情况最多，咱们常说的三元锂电池、磷酸铁锂电池就属于这一类。
回到文章的标题，三元锂电池之所以被成为三元锂电池，就是因为其正极材料采用了包含镍、钴、锰（或铝）三种金属元素的三元聚合物。
那名字中的“锂”又是什么意思呢？为什么是“三元锂”而不是“三元钠”呢？
按照初中物理课本的常识，我们知道仅有正极材料是组不成完整地电池结构的，就像仅有鸡蛋是做不出西红柿炒鸡蛋一样，一个具备放电能力的电池=正极+负极+电解液（内含电解质）。而三元锂电池的“锂”字，指的就是这类电池采用了以六氟磷酸锂为主的锂盐作为电解质，起到传导电子的作用。负极材料的特性在名字中没有体现，主要是因为绝大多数锂离子电池的负极材料都是石墨（天然的也好，人造的也罢），大家都一样，就没必要拿出来特意炫耀了。
三元锂电池中三元指的是包含镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝（Al）三种金属元素的聚合物，在三元锂电池中做正极；锂指的是电解质主要为六氟磷酸锂的电解液，而负极材料一般为石墨。
Part2：为什么是三元锂，而不是四元锂？这三“元”都有什么用？
三元锂之所以被发扬光大，当然不仅仅是因为这个名字好听好记，更是由于镍钴锰（或铝）这三种金属元素的聚合物在电池内部发挥了巨大的作用。那么，这三种金属元素都有起到了什么作用呢？
我们不妨拿小时候常看的《灌篮高手》为大家做个类比，介绍一下：
一、镍Ni——樱木花道：绝对的实力担当，但做事冲动，常常闯祸
镍饼
镍是副族中的活性金属，主要作用是提升电池的体积能量密度，是提升续航里程的主要突破口，但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置（镍氢混排），导致容量下降。
镍的作用就像《灌篮高手》中的樱木花道，虽然是球队中绝对的实力担当，但不加限制的话常常因为冲动的性格而闯祸。
二、钴Co——赤木刚宪：领导力强，带领全队走向胜利
钴粉
钴也是副族中的活性金属，其可以抑制阳离子的混排，从而提高起到提升稳定性和延长电池的寿命的作用，此外，其也决定了电池的充放电速度和效率（倍率性能），但过高的钴含量会导致实际容量降低。
钴的作用就像湘北篮球队的队长——赤木刚宪，实力同样不俗，但主要还是依靠强大的领导能力带领全队走向胜利。
三、锰Mn或铝Al——安西教练：稳定全队，防止内讧
铝锭
锰或铝的作用在于降低材料成本，毕竟上面提到的镍和钴都是十分昂贵的稀有金属，并且可以提高电池的安全性和稳定性。
锰元素就像《灌篮高手》中的安西教练，在比赛时没有战斗力，但是全队的精神领袖，起到团结队员、防止内讧打架的作用。
在三元锂电池的正极材料中，镍、钴、锰（或铝）这三种金属元素缺一不可，多一个或者少一个都会影响其最终的表现或做不成电池。
在西红柿炒鸡蛋中，虽然西红柿鸡蛋缺一不可，但可以根据我们的口味做成甜口或者咸口
虽然镍、钴、锰（或铝）三者缺一不可，但我们根据自己的需求，适当调节锂电池中镍、钴、锰（或铝）的混合比例（摩尔比），来让锂电池表现出不一样的特性，就像西红柿炒鸡蛋有的人喜欢吃甜口的，有人喜欢吃咸口的。
Part3：镍钴锰（或铝）怎样混合才能让我跑得更远？
很简答， 镍是三元锂电池中的实力担当（决定能量密度），要想跑得更远，提高它的含量准没错；如果我想要三元锂电池成本更便宜，增大锰或铝的比值就对了。
根据正极材料中镍钴锰（或铝）3种元素的混合比例不同，我们可以将三元锂电池分为不同的体系：
如镍：钴：锰为1：1：1的333体系；8：1：1的高镍811体系等。
它们的“性格”简单概括一下就是第一个数字越高，跑得越远，但成本越高，安全性也越低；最后一个数字越高，跑得越近，也最便宜。
镍钴锰三角模型图
专业一些的话，我们一般用“镍钴锰三角模型图“来表示不同体系下三元锂电池的特性差异。
看着模型图，我们回答这么一个问题：
Q:要想获得更高的续航里程和更安全的出行体验，我们应该怎么办？
A：提高镍含量
B：提高钴含量
C：提高锰含量
D：提高镍和钴的含量
猜出答案没有？下面公布正确答案：D。
要想跑得更远且更安全，那就势必要增加镍和钴在三元材料中的比值，不过，你也必须承担镍化学性能活泼带来的安全隐患和钴稀有金属带来的高昂成本，鱼和熊掌不可兼得。
其实想来也是，这世界上哪儿有值占便宜不吃亏的好事儿，您说是不是。
