三元物质

三元聚合物锂电池是采用锂-镍钴三元正极材料制成的锂电池，主要用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂三种材料的优点，具有容量大、成本低、安全等优良性能，在小型锂电领域占有一定的市场份额，并在动力锂电领域具有良好发展前景。

钴金属是锂电池不可缺少的材料。但金属钴一方面价格高，一方面有毒性，不管是日韩技术领先企业还是国内电池厂商，近年来都致力于电池“少钴化”。随着这一趋势的发展，由镍盐、钴盐、锰盐等三元材料生产的镍钴锰酸锂逐渐被人们所重视。根据化学性质，三元材料属于过氧化性金属氧化物，电池具有较高的能量密度。

虽然钴对三元材料的作用仍然是不可或缺的，但是其质量分数一般控制在20%左右，从而大大降低了成本。也兼有钴酸锂与镍酸锂之优点。近几年来，随着国内外厂商对三元材料正极材料锂电池替代商用钴酸锂的发展趋势日益明显。

电动汽车、智能手机、可穿戴设备、充电宝等新技术的出现，这些新的技术完全适用。ModelS续航里程可达486公里，电池容量为85kWh，使用了8142节3.4AH的松下18650型电池，这是第一次将三元电池应用于电动车。电池组每个电池组均按一块一块地分布，最后形成一整块电池组，电池组位于车体底部。

在世界范围内，三元材料的研究开发和生产是各方面不断推进的。这一过程大大提高了材料的性能，并不断扩大应用范围。天，韩企业在三元材料电池的研究开发中处于领先地位。我国三元材料生产从2005年前后开始，至今已经有十余家规模企业。

铁锂磷酸盐

磷酸铁锂作为动力电池材料是近年来才出现的事情，我国还在2005年开发了大容量磷酸铁锂电池。它的安全性和循环寿命是其他材料无法比拟的，这正是动力电池最重要的技术指标。1C充放器循环寿命可达2000次。单节电池充电压力为30V不燃烧，穿刺不爆炸。在电动汽车中，磷酸铁锂正极材料使大容量锂离子电池易于串联使用，满足电动汽车频繁充电的需要。

磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原料来源广泛、价格低廉、使用寿命长等优点，是新一代锂离子电池理想的正极材料。磷酸铁锂电池也有自身的缺点，如磷酸铁锂正极材料的振动密度小，等容量磷酸铁锂电池比钴酸锂等锂离子电池更大，因而在微电池上没有优势。

磷酸铁锂材料本身的特性决定了它的低温性能优于其它正极材料如锰酸锂。一般说来，就单个核心所测得的低温性能而言，如果只有一个，而不是一个电池组，就在散热条件方面所测到的较低温度，它在0℃的时候容量保持率在60~70%左右，在-10℃的时候是40~55%,-20℃是20~40%。这种低温性能显然不能满足电源的使用要求。目前部分厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、提高材料性能、改进电芯结构设计等措施，可提高磷酸铁锂的低温性能。

电池组有一致性问题。一款磷酸铁锂电池的使用寿命超过了2000次，但是电池的使用寿命却很短，可能是500次。由于电池组是由一大批单电池串并组成的，它的工作状态就像一群人用绳索绑在一起奔跑，即使每一个人都是短跑高手，如果每个人的动作一致性不高，队伍就会跑不快，整体速度甚至比跑得最慢的单个选手的速度更慢。同理，电池只有当电池性能高度一致时，电池寿命才会接近单电池水平。

锰酸锂

与传统的正极材料如钴酸锂相比，锰酸锂资源丰富、价格低廉、无污染，是一种很有发展前景的锂离子正极材料。安全可靠，倍率性能好，是一种理想的动力电池正极材料，但是其不良的循环性能和电化学稳定性极大地制约了其产业化。锰酸锂主要由尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂组成，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于工业化生产，目前市场上已采用这种结构。尖晶石型锰酸锂是一种立方晶系，理论比容量为148mAh/g，由于其具有三维隧道结构，使得锂离子在尖晶石格子内可逆脱嵌，且不会造成结构塌陷，具有优良的倍率性能和稳定性。

目前锰酸锂的能量密度较低，循环性能较差这一缺点已被普遍接受(万力新能典型值为123mAh/g,400mAh/g，高循环型典型值107mAh/g,2000次)。改性和掺杂可以有效地改善其电化学性能，而表面修饰可以有效地抑制锰的溶解和电解分解。掺杂能有效地抑制充放电过程中的Jahn-Teller效应。这一研究结果表明，表面修饰和掺杂可以进一步改善该材料的电化学性能，是今后尖晶石型锰酸锂改性研究的方向之一。