三元锂電池是現在锂電池市場的主流産品，市場份額較之磷酸鐵锂電池，還更大一些。锂電三元材料(NCM)實際上是綜合了钴酸锂（LiCoO2，縮寫LCO)、鎳酸锂（LiNiO2，縮寫LNO)和錳酸锂（LiMnO2、縮寫LMO)三種材料的優點，三元锂電池材料之中的鎳钴錳(Ni、Co、Mn)三元素之間存在明顯的協同效應，性能優勢互補，共同構築三元材料的高性能。因此NMC的性能好于單一組分層狀正極材料，被市場驗證為最有應用價值的正極材料之一。

原本，鎳钴錳相親相愛的三兄弟，也因其市場價格的起伏，逐漸産生的隔閡，經濟實力（價格）這個無形之手，威力巨大呀！

一、價格差異逐漸拉大

鎳：全球鎳儲量8100萬噸，中國概有300萬噸儲量較大，價格便宜。

钴：據漂亮國地質調查局2015年的統計，全球儲量720萬噸，中國8萬噸；儲量相對較少，價格逐漸上漲

錳：全球錳資源儲量約為5.7億噸，南非(1.5億噸)、中國(4400萬噸)，儲量較大，價格便宜。

二、結構分析

鎳钴錳(Ni、Co、Mn)三種元素對對三元材料的電化學性能影響不一樣，Co可以有效穩定三元材料的層狀結構，同時抑制材料中陽離子混排問題，而且，Co元素的存在，可以提高材料的電子導電性、改善電池循環性能、材料電壓區間（目前5系材料，電壓可以做到4.35V以上，如4.4V、4.45V，前題是電解液需與之相匹配，且穩定可靠),但是Co比例的增大，會導緻材料晶胞參數a和c減小且c/a增大，引起容量的降低。

而Mn在材料容量及電壓的貢獻上，可謂為“0”，但是，錳（Mn）的存在能降低成本，同時，因其在充放電循環中，并不參與化學反應，可以起到穩定材料結構，增加電池安全性的作用，錳元素的存在，是穩定三元材料結構的關鍵； 在此錳可以驕傲地說：“雖然我是雞肋，可是，沒我，性能不穩定”。

元素鎳（Ni）的存在使晶胞參數c和a增大且使c/a減小，此參數有助于提高三元材料的克比容量，也可以理解為元素鎳（Ni）隻起到發揮容量的作用。但是Ni含量過高，會出現因 2價的Ni原子大小與Li 相近，而産生混排效應，而導緻循環性能和倍率性能惡化，而且高鎳材料如果pH值過高，将影響其實際使用（這個需要在前驅體制備時，加以考慮）。

三、價态分析

三元锂離子電池正極材料分子式 LiNi1−x−yCoxMnyO2，縮小NCM，分子式x、y因鎳、钴、錳三元素在材料中的含量變化，而不同。 在化學式中， Li是 1價，O是-2價，那麼鎳、钴、錳三元素化合價的化學平均數為 3價，如，在LiNi3Co3Mn3O2（NCM333）、LiNi4Co2Mn4O2（NCM424）此類對稱型三元材料中，Ni、Co、Mn分别以 2價、 3價、 4價存在，也有少量的 3價鎳存在。在充放電過程中，錳不參與化學反應，錳的存在，主要起到穩定材料骨架結構的作用。

從高鎳三元NMC的化學式可以看出，為了平衡化合價，高鎳三元裡面Ni同時具有 2和 3價，而且鎳含量越高 3價Ni越多，因此高鎳三元的晶體結構沒有對稱型三元材料穩定。

四、小結

如果想提高電動汽車的續航裡程，在空間一定的前提下，需提高電池的能量密度，轉化為材料方面的話，有提高電壓、提高容量兩條路可以走。

（1）提高電壓，就意味着提高Co的含量，成本受不了；

（2）提高容量，就意味着提高Ni含量，結構不穩定，安全又成為問題。

矛盾呀！不過，這些都難不住我們的工程技術人員，現在9系材料已逐步走向市場，其安全數據，我們拭目以待。

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