目前多數(shù)乘用純電動車的電池都摒棄了磷酸鐵鋰這種正極材料，轉(zhuǎn)而使用三元鋰材料，最主要的原因是因為對電池性能的更高要求，也就是對續(xù)航里程的更高要求。

為啥電池有效成分是"鋰" 不同配方正極材料的目的是什么？

化學(xué)電池發(fā)展到如今已經(jīng)有兩百多年的歷史，鋰電池已經(jīng)成為了主流，大家可能會比較奇怪，元素周期表上一百多號元素，干嘛非得選擇“鋰”這個“小字輩”呢？

■鋰離子電池的工作原理


新能源汽車鋰離子電池是一種可反復(fù)充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來產(chǎn)生電流。鋰離子電池正極材料有很多，它們都以嵌入的鋰化合物形式存在，目前車用動力電池的正極材料有磷酸鐵鋰、三元鋰（分為鎳鈷錳體系和鎳鈷鋁體系）等等，負(fù)極材料目前主流是石墨。

鋰離子電池放電時鋰離子在正極嵌入，充電時鋰離子在正極脫嵌，鋰離子在充放電時通過電解液和隔膜在正負(fù)極之間移動。

這就好比是城市中，行駛于A點和B點的物流車，它們來來往往的不停穿梭給這個城市帶來了“電流”，而鋰元素就是其中效率最高，帶貨能力最強(qiáng)的那輛物流車。

■為什么鋰元素成為充電電池的材料？

鋰應(yīng)用前，人類一直在尋找合適的電池材料作為儲存電能的裝置，人們先后嘗試過多種電池材料如銅、鐵、鋅、鉛、汞、鎂等等，電池的改進(jìn)方向主要以提升容量和放電性能等指標(biāo)為主，最終選擇了鋰作為最新一代充電電池的材料。


為啥電池有效成分是“鋰”而不是金銀銅鐵錫？

從元素周期表上很清楚能看到，鋰元素是第三號元素，也是排在最靠前的金屬元素。

鋰本身是6個原子質(zhì)量單位，每一個鋰攜帶著1個電荷；

相比于早期電池應(yīng)用較廣泛的鋅，它的原子質(zhì)量是66，每一個鋅攜帶著2個電荷，很顯然，用鋰作為電池材料能帶來明顯更高的能量密度。也就是說，鋰作為電池材料的比容量更高。

此外鋰離子電池還有無記憶效應(yīng)、可高倍率充放電、自放電率小、能量轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)點。

從地球上向太空站運送補(bǔ)給，雖然輕型火箭裝載的少，但多發(fā)射多幾次，也要比重型火箭的成本要低，鋰元素就好比這枚效率更高的輕型火箭。

■三元鋰電池為什么取代磷酸鐵鋰成為主流？

目前多數(shù)乘用純電動車的電池都摒棄了磷酸鐵鋰這種正極材料，轉(zhuǎn)而使用三元鋰材料，最主要的原因是因為對電池性能的更高要求，也就是對續(xù)航里程的更高要求。


打個比方來說，同樣的成本摩托車可以跑的比汽車快得多，不過兩個輪子的肉包鐵安全性會差一些，這很像磷酸鐵鋰和三元鋰電池之間的性格差異。

磷酸鐵鋰和三元鋰之間的優(yōu)缺點很明顯，磷酸鐵鋰缺點是能力密度低但是安全性更好，三元鋰電池能量密度明顯高但是安全性相對一般，為了追求更高的續(xù)航表現(xiàn)，三元鋰成為了目前的主流。


正是因為能量密度的原因，讓磷酸鐵鋰逐漸被“三元鋰”電池取代，原因如下：

三元鋰電池能量密度明顯高，最直接的好處是能讓續(xù)航里程增加；

2018年及以前補(bǔ)貼政策直接鼓勵了高能量密度電池；

三元鋰電池新正極材料配方能量密度的潛力更大，比如NCM811（鎳鈷錳比例為8：1：1）。

■為什么叫“三元鋰電池”？不同配方正極材料的目的是什么？

“三元鋰電池”這個稱謂，其實來源很簡單

鋰離子電池使用一個嵌入的鋰化合物作為一個正極材料，為了提升電池性能，人們嘗試用不同的材料組合來提升電池表現(xiàn)，目前發(fā)現(xiàn)“鎳鈷錳（NCM）”和“鎳鈷鋁（NCA）”兩種體系的正極材料性能更好，因為這兩類正極材料有效成分為三種，所以稱之為“三元鋰”電池。


特斯拉等品牌部分車型采用的是鎳鈷鋁（NCA）體系，其他多數(shù)純電動車型使用鎳鈷錳（NCM）體系電池，根據(jù)不同配方分為NCM523、NCM111、NCM811等，后面的數(shù)字代表的是三種元素之間的配比。

每一種元素的多與少，都會直接影響電池性能，目前企業(yè)研發(fā)的主要精力是在配方上，好比每家燉肉的調(diào)料都差不多但是味道不同一樣，不同企業(yè)的同配方電池性能也會有差異。