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(huì)比較奇怪，元素周期表上一百多號(hào)元素，干嘛非得選擇“鋰”這個(gè)“小字輩”呢？
■鋰離子電池的工作原理
新能源汽車(chē)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(dòng)來(lái)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(chē)用動(dòng)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(shí)鋰離子在正極嵌入，充電時(shí)鋰離子在正極脫嵌，鋰離子在充放電時(shí)通過(guò)電解液和隔膜在正負(fù)極之間移動(dòng)。
這就好比是城市中，行駛于A點(diǎn)和B點(diǎn)的物流車(chē)，它們來(lái)來(lái)往往的不停穿梭給這個(gè)城市帶來(lái)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(chē)。
■為什么鋰元素成為充電電池的材料？
鋰應(yīng)用前，人類(lèi)一直在尋找合適的電池材料作為儲(chǔ)存電能的裝置，人們先后嘗試過(guò)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(hào)元素，也是排在最靠前的金屬元素。
鋰本身是6個(gè)原子質(zhì)量單位，每一個(gè)鋰攜帶著1個(gè)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(gè)鋅攜帶著2個(gè)電荷，很顯然，用鋰作為電池材料能帶來(lái)明顯更高的能量密度。也就是說(shuō)，鋰作為電池材料的比容量更高。
此外鋰離子電池還有無(wú)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(diǎn)。
從地球上向太空站運(yùn)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(dòng)車(chē)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?yàn)閷?duì)電池性能的更高要求，也就是對(duì)續(xù)航里程的更高要求。
打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，同樣的成本摩托車(chē)可以跑的比汽車(chē)快得多，不過(guò)兩個(gè)輪子的肉包鐵安全性會(huì)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(diǎn)很明顯，磷酸鐵鋰缺點(diǎn)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(duì)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?yàn)槟芰棵芏鹊脑颍屃姿徼F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(lì)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(gè)稱(chēng)謂，其實(shí)來(lái)源很簡(jiǎn)單
鋰離子電池使用一個(gè)嵌入的鋰化合物作為一個(gè)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(lái)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?yàn)檫@兩類(lèi)正極材料有效成分為三種，所以稱(chēng)之為“三元鋰”電池。
特斯拉等品牌部分車(chē)型采用的是鎳鈷鋁（NCA）體系，其他多數(shù)純電動(dòng)車(chē)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(huì)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(huì)有差異。
來(lái)源： 網(wǎng)易汽車(chē) 作者：EV Daily
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