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三元材料鋰電池的優(yōu)缺點，高能量密度三元材料鋰電池未來成為主流的趨勢？
新能源汽車市場需求的持續(xù)擴張，帶動了車用動力鋰電池產(chǎn)能的釋放，而具有較高能量密度的三元材料鋰電池開始走向主流，被認為是電池未來的發(fā)展趨勢。
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有研究報告顯示，在其他條件相同的情況下，采用三元鋰電池的新能源汽車理論上能比磷酸鐵鋰新能源汽車多跑6成的距離。不過，由于三元鋰電池也有弱點，電池組的體積十分龐大，雖然在動力輸出方面勝過磷酸鐵鋰電池，卻不得不以損失車內(nèi)空間為代價。而且，三元材料的價格也比磷酸鐵鋰貴出不少。
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2018年上半年我國鋰電池正極材料產(chǎn)量中，三元材料產(chǎn)量約5.98萬噸，占比49.17%；隨著市場對動力電池能量密度要求的提高，具有高能量密度的三元鋰電池日益受到市場青睞，我國三元材料產(chǎn)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，而磷酸鐵鋰產(chǎn)量的增長趨勢則逐漸減弱。
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截至2020年三元鋰電池應(yīng)用占比將以8%的復合增速提升，從正極材料體系結(jié)構(gòu)來看，三元鋰電的實際能量密度為160~190wh/kg，相比磷酸鐵鋰提升幅度約為23%~46%，能量密度的優(yōu)勢決定了其是鋰電池的主流發(fā)展方向，2015年國內(nèi)動力電池出貨量為15.7Gwh，其中三元材料電池出貨量為4.26Gwh，占比近27%。
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從價格走勢來看隨著國家大力發(fā)展新能源汽車，政策對三元材料的解禁，并將鋰電池的能量密度與補貼掛鉤，促使動力電池企業(yè)往更高能量密度方面發(fā)展，磷酸鐵鋰材料價格從2016年出現(xiàn)下滑趨勢，而三元材料反之呈現(xiàn)明顯上升趨勢。
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三元材料鋰電池的優(yōu)缺點
優(yōu)點：能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢，而電壓平臺是電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效能和成本，電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時間更長。低溫性能好電化學穩(wěn)定，循環(huán)性能好高安全性，循環(huán)壽命長錳資源豐富，價格較低，安全性好充放電穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝簡單。
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缺點：熱穩(wěn)定性較差，在250-300℃高溫就會產(chǎn)生分解，并且三元鋰材料的化學反應(yīng)尤其強烈，一旦釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，隨即發(fā)生爆燃現(xiàn)象。高溫性能差，安全性差，生產(chǎn)技術(shù)門檻高用到部分金屬鈷，價格昂貴低溫性能較差，放電電壓低能量密度低，電解質(zhì)相容性較差鈷價格高，循環(huán)壽命較低。
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三元材料成未來重點開發(fā)產(chǎn)品
我國鋰礦、氧化鐵磷酸鹽儲量豐富，制造磷酸鐵鋰電池有優(yōu)勢。但是我國缺乏鈷礦，三元鋰電池的制造必須采用鈷元素，因此制造三元鋰電池有些困難。從目前的趨勢來看，國內(nèi)新能源車企更傾向于三元鋰電池，他們似乎更看重三元鋰電池更高的能量密度，提高新能源汽車的續(xù)航里程是車企考慮的當務(wù)之急。
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未來在動力電池方面除三元材料將作為重點開發(fā)產(chǎn)品之外，為提高電池的能量密度，還將開發(fā)高能量密度的富鋰錳基正極材料、高電壓電解液、硅-碳負極材料、石墨烯材料等材料。三元材料動力鋰電池主要有鎳鈷鋁酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池等，優(yōu)勢是高溫穩(wěn)定性好，抗電解質(zhì)腐蝕性好，理論能量密度180kW/kg以上，但產(chǎn)品安全性、一致性方面有待提升。
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磷酸鐵鋰電池曾是中國新能源汽車市場上的主流，雖然其充放壽命長，但電池系統(tǒng)的能量密度只在100Wh/kg左右，而三元鋰電池能量密度最高能達到330Wh/kg，隨著消費者對電動汽車續(xù)航里程的需求不斷提高，且具有電池能量密度優(yōu)勢的三元鋰電池預計將進一步取代磷酸鐵鋰電池市場。
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