鈷酸鋰電池，是指用鈷酸鋰為正極材料的鋰離子電池，主要為電子產(chǎn)品和數(shù)碼設(shè)備提供能量，是較早商業(yè)化的一款電池；三元鋰電池，是指以鎳鈷錳鋰或鎳錳鋁鋰材料為正極的鋰離子電池，主要用在新能源汽車、電動(dòng)工具等大型電器設(shè)備上，是目前較為流行的一款電池。

除了上面的定義和用途不同外，鈷酸鋰電池與三元鋰電池在續(xù)航、安全性、經(jīng)濟(jì)等方面也存有一定差異。

續(xù)航性能方面，由于三元鋰電池性能是鈷酸鋰、錳酸鋰以及鎳酸鋰三者的綜合，所以整個(gè)系統(tǒng)的能量密度會(huì)比鈷酸鋰還高。

安全方面，三元鋰電池的安全性能同樣會(huì)比鈷酸鋰的優(yōu)越。

經(jīng)濟(jì)方面，鈷是一種貴重金屬元素，鈷酸鋰電池用鈷的含量會(huì)比三元鋰電池的用鈷量還多，再加上三元材料為了減少鈷用量，明顯提高了鎳與錳用量，這樣使得三元材料的生產(chǎn)成本比鈷酸鋰的低。

整體來(lái)說(shuō)，三元鋰電池的性價(jià)比比鈷酸鋰電池的高很多。那三元鋰電池為什么還不能完全取代鈷酸鋰電池呢？這主要是三元材料從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的較為坎坷。

鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，最先實(shí)現(xiàn)商品化，具有放電電壓高、充放電電壓平穩(wěn)、比能量高等優(yōu)點(diǎn)，在小型消費(fèi)品電池領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，由于消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)的迅速發(fā)展，鈷酸鋰是鋰電池正極材料中銷售量占比最大的材料，但其成本高，且不利于環(huán)保，比容量利用率低，鋰電池組壽命短，安全性差。

三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點(diǎn)，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但其應(yīng)用受到鈷價(jià)格的影響，當(dāng)鈷價(jià)格處于高位時(shí)，三元材料價(jià)格較鈷酸鋰低，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；但當(dāng)鈷價(jià)格處于低位時(shí)，三元材料相較于鈷酸鋰的優(yōu)勢(shì)就大大減小。目前，鈷酸鋰材料存在被三元材料替代的發(fā)展大趨勢(shì)。

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硅基負(fù)能量密度優(yōu)勢(shì)明顯，碳復(fù)合為未來(lái)方向

鋰電池負(fù)極材料在鋰離子電池中起著關(guān)鍵作用。負(fù)極材料在充電過(guò)程中不斷與鋰離子發(fā)生反應(yīng)，鋰離子“擒獲并存儲(chǔ)”它還以能量的形式儲(chǔ)存在電池中。在電池放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極，電池對(duì)外工作。因此，鋰離子與負(fù)極材料的可逆反應(yīng)能力決定了鋰離子電池的儲(chǔ)能效果，鋰離子電池性能的提高在一定程度上取決于負(fù)極材料性能的提高。鋰電池的負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括天然石墨負(fù)極、人造石墨負(fù)極、軟炭（如焦炭）負(fù)極、硬炭負(fù)極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等。非碳基材料主要分為硅基材料及其復(fù)合材料、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。

硅負(fù)極理論比容量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前，石墨材料被廣泛使用，但商業(yè)石墨負(fù)極容量接近其理論比容量（372）mAh/g），限制其進(jìn)一步應(yīng)用，迫切需要開發(fā)比容量更高的負(fù)極材料。硅負(fù)極具有較高的理論比容量(4200mAh/g）以及低電化學(xué)嵌鋰電位和優(yōu)異的快速充電性能，是便攜式電子產(chǎn)品、無(wú)人機(jī)、新能源汽車和儲(chǔ)能電池系統(tǒng)等一系列新技術(shù)領(lǐng)域的迫切需要。

硅負(fù)極在充放電過(guò)程中體積膨脹巨大。硅負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中體積膨脹較大，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)壽命差，容量不可逆，嚴(yán)重阻礙其商業(yè)應(yīng)用。體積膨脹效應(yīng)導(dǎo)致納米硅顆粒和電極片機(jī)械穩(wěn)定性差，活性顆粒接觸不良，表面SEI鈍化膜的穩(wěn)定性降低了鋰電池的壽命和安全性能。硅負(fù)極的第一次充電效率較低。在鋰離子電池的第一次充電過(guò)程中，有機(jī)電解質(zhì)會(huì)在負(fù)極表面還原分解，形成固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜不可逆地消耗大量來(lái)自正極的鋰離子，導(dǎo)致第一次循環(huán)的庫(kù)侖效率低下，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。5%的現(xiàn)有石墨材料~首次不可逆鋰損耗10%，由于硅材料表面積高于石墨，首次不可逆鋰損耗達(dá)到15%~35%。