三元電池是指採(cǎi)用鎳鈷錳三種過(guò)渡金屬氧化物為正極材料的鋰二次電池。它充分綜合了鈷酸鋰良好的迴圈性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點(diǎn)，利用分子水準(zhǔn)混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協(xié)同的複合嵌鋰氧化物。那麼，三元電池優(yōu)缺點(diǎn)有哪些呢？
能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢(shì)，而電壓平臺(tái)是電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本效能和成本。電壓平臺(tái)越高，電池比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰電池的續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。單體三元電池放電電壓平臺(tái)高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，而鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度角度來(lái)說(shuō)，三元鋰電池比磷酸鐵鋰，錳酸鋰或者鈦酸鋰具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
安全性較差和迴圈壽命較短是三元鋰電池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大規(guī)模配組，和大規(guī)模集成應(yīng)用的一個(gè)主要因素。大量實(shí)驗(yàn)表明，容量較大的三元電池很難通過(guò)針刺和過(guò)充等安全性測(cè)試，這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素，甚至混合錳酸鋰一起使用的原因。500次的迴圈壽命在鋰電池中屬於中等偏下，因此三元電池目前最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是3C數(shù)碼等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。
作為三元電池中最為關(guān)鍵的組成材料，鈷鎳錳三種金屬元素的具體作用如下：
Co3+：減少陽(yáng)離子混合占位，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低阻抗值，提高電導(dǎo)率，提高迴圈和倍率性能。
Ni2+：可提高材料的容量，而由於Li和Ni的半徑相似，過(guò)多的Ni也會(huì)因?yàn)榕cLi發(fā)生位錯(cuò)現(xiàn)象導(dǎo)致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。
Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且還可提高材料的安全性和穩(wěn)定性，但過(guò)高的Mn含量會(huì)容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，使容量降低，迴圈衰減。
