電池的容量決定了巡航里程、充電時間這些用戶體驗最重要的部分。當然，從汽車這個工業(yè)產品角度看，決定動力鋰電池的維度又要多好幾個，比如安全性、能量密度、單體標稱電壓、使用壽命、應用成本、低溫衰減能力等等，在這方面國際與國內都有嚴格的標準，能夠上市銷售的車型肯定首先要達標。

相信很多關注電動汽車的朋友關于三元鋰離子電池不會陌生，大名鼎鼎的特斯拉采用的就是這種電池。而國內的電池巨頭比亞迪在過去很長一段時間內一直采用的是磷酸鐵鋰離子電池，在今年下半年則宣布也將重點發(fā)展三元鋰離子電池。那么，到底什么是三元鋰離子電池？它為何會突然成為動力鋰電池的寵兒呢？

三元聚合物鋰離子電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰離子電池，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際要調整。

安全性是重中之重

三元鋰離子電池的特點是能量密度大，電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠，速度也能更快。但是其弱點在于穩(wěn)點性較差，假如內部短路或是正極材料遇水，都會有明火出現(xiàn)。所以一般18650電池都會有一層鋼殼保護，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以，雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。

之所以這樣，原因是兩種材料在到達一定溫度時發(fā)生分解，三元鋰材料會在更低的200度左右發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫用途下電解液迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應。說簡單點，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過要注意的是，我們提到的是材料，而不是已經(jīng)成為成品的電池。一般而言我們常說的三元材料重要指的是NMC材料，也包含NCA材料，層狀材料的容量發(fā)揮受到其結構穩(wěn)定性的影響，由于Ni3+的化學穩(wěn)定性要比Co元素更好，因此在充電的過程中NMC材料也就能脫出更多的Li，使得材料的容量由較大的提升。

反過來，層狀氧化物正極材料結構穩(wěn)定性還受到脫Li數(shù)量的影響，過量的脫Li可能會導致材料的層狀結構坍塌，因此為了保證NMC材料的結構穩(wěn)定性要對材料的充電截止電壓進行限制，保證材料的長期的循環(huán)穩(wěn)定性。

德國明斯特大學的JohannesKasnatscheew等人對NCM111和NCM532（兩款材料來自BMW集團）、NCM622和NCA（兩款材料來自Customcell）、NCM811（來自杉杉科技）材料的充電制度對其循環(huán)壽命和結構穩(wěn)定性的影響進行了研究。

充電截止電壓的影響

NMC材料的脫鋰數(shù)量與充電截止電壓成正比，也就是說充電截止電壓越高NMC材料的脫鋰量也就越大，相應地材料的結構也就越不穩(wěn)定。下圖為NCM811材料在不同的充電截止電壓下，循環(huán)性能曲線，可以看到提高截止電壓后，材料容量發(fā)揮明顯提高了，但是隨之而來的是材料衰降速度的加速。

比較不同截止電壓下的循環(huán)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，4.6V截止電壓時雖然在第五次放電時比容量最高，但是在循環(huán)53次后，其容量快速下降，低于4.5V和4.4V截止電壓下NMC111的容量。這表明一味的的提高充電截止電壓，雖然會使的材料的容量獲得較大的提升，但卻會使的材料的循環(huán)穩(wěn)定性發(fā)生明顯的下降，因此要根據(jù)電池的設計壽命合理選擇充電截止電壓。