锂离子电池以含锂化合物为正极，碳材料为负极。锂电池正极材料为钴酸锂LiCoO2、锰酸锂Li2MnO4、磷酸铁锂、三元材料NCM镍钴锰Ni+Co+Mn和三元材料NCA镍钴铝Ni+Co+Al,用导电剂和粘合剂涂覆在铝箔上形成正极

锂电池负极材料是用导电剂和粘合剂涂覆在铜箔基底上的层状石墨。到目前为止，纳米碳已被用作先进的阳极层状石墨颗粒。常用的阳极材料有碳材料和硅基材料等。

在锂离子电池材料中，负极材料是一个重要的组成部分，它能对整个电池的性能产生很大的影响。目前负极材料主要分为两大类，一类是商用碳材料，如天然石墨、软碳等，另一类是非碳负极材料，如硅基材料、合金材料、锡金材料等正在研发中但市场前景光明。

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三元正极材料

与钴酸锂相比，在热稳定性方面有很大优势，生产成本低，可以成为钴酸锂的最佳替代材料。但其密度较低，循环性能有待提高。因此，可以通过改进合成工艺和离子掺杂来调节。

三元正极材料综合性能图/图示

三元材料主要应用于钢壳、铝壳等圆柱形锂离子电池，但受膨胀因素影响，在软包电池中的应用受到限制。

在未来的应用中，其发展方向主要有两个方面：

一是朝着高锰方向发展，主要在蓝牙、手机等小型便携设备中发展。

其次，朝着高镍方向，主要应用在电动自行车、电动汽车等对能量密度要求较高的领域。

随着动力电池能量密度的不断提高，三元材料成为动力电池的主流材料

随着比能的不断增加，三元材料也朝着容量更高的高镍材料方向发展。高镍材料目前我们主要有NCM和NCA两种选择。

目前市场上有NCM和NCA两种思路，都是为了解决LiNiO2的稳定性问题。Mn和Al不起作用，具有相似的支撑作用，稳定性较好；Mn-Mn掺杂可导致Li-Li和Ni-Ni的层间混合，可改善材料的高温性能。Al和Al的加入能在一定程度上提高材料的结构稳定性，从而提高循环稳定性；

在NCA和NCM中，Mn、Al起着同样的支撑结构作用；但由于它们的价态不同，Mn通常为+4，而Al为+3，影响Ni、Co的价态，对层状化合物中阳离子的混合排出有一定影响。至于哪种兴奋剂更好，不能用单一的方式来讨论，而要看一个具体的指标。

在相同的镍含量下，NCM具有较高的容量，NCA具有良好的热稳定性，尤其是在高温下储存时。

NCM中的少量锰是三价的，因此它在充放电中提供了部分容量。NCA的铝价不变，导致容量低于NCM。因为铝的价态是恒定的，所以在高温下更稳定

NCM中的锰基本上是四价的，导致过量的Ni2+，因此在充放电时提供部分容量。NCA的铝价不变，导致容量低于NCM。而Al与O的结合能最大，因此结构更稳定。

高能量密度和高稳定性安全性一直是车用动力电池领域“鱼与熊掌不可兼得”的问题，而在这方面做得不错的宁德时代只是在两者之间做了合理的平衡。如宁德时代

目前宁德时代的高端产品811三元锂电池能量密度不错，但因为镍含量的原因，达到了80%，占比很高。

国内电动汽车主要采用镍钴锰(NCM)三元锂电池。含锰后，电池稳定性更强，与

当镍的比例降低时，电池更安全。811三元锂电池是镍钴锰电池中的“最优解决方案”。

电池的结构为正极材料为镍、钴、锰，含量比为80：10:10。对于NCM材料，Ni含量越高，材料的容量越高，材料的稳定性越差，材料的循环性能也会相应下降。

单体能量密度高，可达300Wh/kg，这也是家用轿车使用811三元锂电池后续航能力普遍陡增的原因之一。

不过，811电池也存在隐患。随着镍含量的增加，正极材料的稳定性降低。

在循环充放电和高温下，容量迅速衰减，电池使用寿命降低，热失控自燃的风险也随之增加。

因此，在动力电池领域，容量和安全之间很难达到完美平衡，更多的是一种取舍。

这也是包括宁德时代、LG、松下等电池厂商都在具体而迫切地研发和寻找电池新技术的重要原因。

短期来看，811仍将是宁德时代的主要策略。未来，宁德时代将推出不含镍、钴、锰的锂电池，内部称之为“无金属电池”。

特斯拉优异的续航表现主要得益于其使用了镍钴铝(NCA)三元锂电池。

能量密度高、制造工艺要求高、成本高，但结构不稳定，容易出现热失控，这也是特斯拉频频“出事”的主要原因。特斯拉不从电池管理的角度解决低温充电问题，这对NCA电池低温充电是致命的。液体电介质电池在零下10度甚至更低的温度下充电时可能会发生事故

以ModelS系列为例，电池成本约占整车成本的50%，其次是BMS电池管理系统，约为25%，其余包括车身等部件，合计约为25%

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NCA材料的循环性能优于NCM材料，但在循环过程中颗粒更容易被粉碎和破碎。NCM材料面临过渡金属元素溶解和溶解的过渡金属向负极表面迁移的问题，导致负极SEI膜不断生长。

碳阳极材料

该类型材料是能量密度、回收能力、成本投入等方面均衡的负极材料，也是推动锂离子电池诞生的主要材料。炭材料可分为两大类，即石墨化炭材料和硬质炭。其中，前者主要包括人造石墨和天然石墨。

离子电池在使用过程中可以进行充电，属于二次充电电池。其主要工作原理是锂离子在正负极间反复运动。无论电池的形状如何，其主要成分都是电解液、正极片、负极片和隔膜。

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它也是锂离子电池的重要结构。正极材料和负极材料有什么区别？

我们应该如何判断一种材料是用作锂离子电池的正极材料还是负极材料？

锂离子电池正极材料与正极材料的主要区别是电位的不同。正常情况下，正极材料电位较高，负极材料电位较低，才能形成较大的电位差，这是电池组成的主要前提。

锂离子电池正极材料的基本要求

1.材料本身电位高，使其与负极材料之间可以形成较大的电位差，从而导致电池设计具有高能量密度。

2.材料含锂量高，锂离子插层和脱层必须可逆，这是高容量锂离子电池的前提。

3.材料扩散系数大，插层脱层能力强，使锂离子在材料中快速运动，这是影响电芯内阻和功率特性的因素。

4.材料比表面积大，嵌锂位多，锂离子

的嵌入通道相对较短，所以更容易嵌入和去嵌入。

5.与电解液相容性好，热稳定性好，这是出于安全考虑。

锂离子电池负极材料的基本要求

1.嵌锂电位低且稳定，保证高输出电压。

2.允许更多的锂离子可逆脱嵌，比容量更高。

3.充放电时结构相对稳定，循环寿命长。

4.高电子电导率、离子电导率、低电荷转移电阻，保证电压极化小，倍率性能好。

5.能与电解质形成稳定的固体电解质膜，保证高库仑效率。

除上述对正负极材料的要求外，正负极材料应价廉、广泛、无毒无害。