何為“三元"

三元鋰電池（Ternary Lithium Battery），是指以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰為正極材料，以石墨為負極材料，以六氟磷酸鋰為主的鋰鹽作為電解質的鋰電池。

鋰電池的常用命名方式主要有兩種，一是以電池中正極元素來命名，二是以電池最核心的反應機理和特征來命名（如柔性電池、固態電池）。三元鋰電池，采用的就是以其正極材料來命名，因為其正極材料包含了鎳、鈷、錳/鋁三種金屬元素，因此得名“三元”。需注意的是，鈦酸鋰電池是個例外，雖然其正極也有三種金屬元素，但其負極是鈦酸鋰而不是一般的石墨，所以不屬于一般的三元鋰電池。

取一個瑯瑯上口、易于傳播的好名字非常重要。如果BMW不叫“寶馬”，而叫“巴伐利亞發動機制造廠股份有限公司"，估計在華銷量要減一半。

其正極材料中，鎳主要作用是提升電池的體積能量密度，是提升續航里程的主要突破口。鈷可以抑制陽離子的混排，從而提高起到提升穩定性和延長電池的壽命的作用，此外，其也決定了電池的充放電速度和效率(倍率性能)。錳或鋁的作用在于降低材料成本，并且可以提高電池的安全性和穩定性。


兩種路線：NCM和NCA

目前，動力三元主要分為鎳鈷錳（NCM）和鎳鈷鋁（NCA）兩條技術路線。

兩條路線上，中日韓企業有所區別。中國企業以NCM為主（如CATL）、日本企業主要以NCA為主（如松下），韓國企業為NCM（南京LG）+NCA（三星SDI、韓國LG）

國內新能源汽車主要配套NCM電池，以方形和軟包為主，從早期的鎳鈷錳比例5:2:3逐漸發展為高鎳體系的8:1:1，成本更低、能量密度更高。以寧德時代的拳頭產品NCM811為例，電芯能量密度可達240Wh/kg。

相比之下，NCA的性能更加優越。松下生產的圓柱型NCA18650、21700主要供應特斯拉，系統能量密度最高甚至達到300Wh/kg。

但是，NCA的安全性問題值得考量。NCA在充放電過程存在嚴重的產氣，這會導致電池鼓脹變形，循環及擱置壽命下降，電池存在安全隱患，所以通常采用耐壓的圓柱電池殼制作。

除此以外，造成國內動力NCA發展緩慢的，一方面是NCA電池的制造工藝要求更高，如生產環境需控制濕度10%以下，另一方面NCA材料的主要供應商為日韓企業，如住友金屬，國內企業采購的價格較貴。

目前高鎳體系的NCM811性能上和NCA差距不大，但成本則低不少，綜合來看性價比更高。因此，在國內新能源車企想方設法降低成本的大趨勢下，價格永遠是不可忽視的重要因素。

高端如特斯拉，依然在不斷尋求降本方案。根據續航里程變化的推測，目前國產化后的后驅版Model 3的動力電池已更換為南京LG的NCM811，而非原本的松下NCA。


三元的未來


相比于磷酸鐵鋰電池，無論是NCM還是NCA的三元鋰電池都有許多特出的優勢。

電壓平臺更高，比容量更大。在同等的尺寸條件下，鐵鋰電池能裝10AH的，三元鋰電池通常能裝到15AH以上。這意味著，如果使用能量密度更低的鐵鋰電池，會占用更多的空間，且嚴重車身輕量化，長續航的乘用車幾乎不可接受。

耐低溫性能更好。低溫條件下（氣溫低于-10℃以下），磷酸鋰電池衰減得非常快，經過不到100次充放電循環，電池容量將下降到初始容量的20%，對于在北方使用受限。

三元在低溫性能、過充過放性能、能量密度、體積上優于磷酸鐵鋰。

當然，三元鋰電池也存在一定短板。

如熱穩定性較差，300℃左右就開始分解，三元鋰材料的化學反應更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，發生熱失控。

因此在2016年初，工信部曾禁止新能源客車配套三元電池。

目前發生的新能源車自燃三元的比例較大。2020年的電動汽車百人會，安全問題是其中一個重要議題。

為應對三元鋰電池的安全性問題，更需要廠商在廠商在過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）上多下功夫。

成本，成本，成本，是另一個大問題。三元鋰電池正極因為含有貴金屬，價格相對磷酸鐵鋰要高不少。而新能源汽車發展帶來的需求激增，鈷的價格已經飆升至36萬元/噸（3月5日價）。因此，三元鋰電池的一個重要革新方向，就是不斷升鎳降鈷，鎳鈷錳比例從532到622再到811，甚至再到將來的“無鈷”。

去年7月，長城汽車旗下蜂巢能源首發全球首款無鈷電池，宣傳再將2020年三季度可量產。

從2020年工信部新能(neng)(neng)源汽車(che)推薦目(mu)錄來看，配套三元(yuan)電(dian)池(chi)的(de)新能(neng)(neng)源汽車(che)仍占多數(shu)。而隨著如CTP技(ji)術的(de)應(ying)用(yong)、低鈷技(ji)術的(de)發展、NCA價(jia)格下降，成本降低、性能(neng)(neng)提升(sheng)的(de)三元(yuan)鋰(li)電(dian)池(chi)在(zai)市場更加具有競爭(zheng)力。相信在(zai)未來的(de)一段時(shi)間內，三元(yuan)鋰(li)電(dian)池(chi)仍是(shi)新能(neng)(neng)源乘用(yong)車(che)的(de)主流(liu)選擇(ze)。