鋰離子電池誕生之初，能量密度只有50-70Wh/kg，經過多年在電池結構和電池材料方面的技術發展，如今鋰離子電池能量密度已經可以達到200Wh/kg以上。但是傳統的正極材料鈷酸鋰已經難以勝任高比能電池的需求了，因而迫切的需求一種全新的鋰離子電池正極材料，其中三元材料(鎳鈷鋁和鎳鈷錳三元材料)由于其較高的電池容量，材料的電壓與傳統LiCoO2接近，而備受人們的關注。

    特別是NCA材料，其容量較高，并具有良好的循環穩定性，因而特別適合應用在一些對能量密度要求較高的高端電子產品領域。日韓高端的18650均使用NCA，目前日本量產的18650最高容量可達到3.5Ah。松下NCA18650電芯容量為3.2Ah，相當于每節電池存儲的電量為11.47WH(1度電=1000WH)，而國內的18650電芯做到2.8Ah算是極限了。松下在2012年下半年已量產了3.4Ah的18650電芯，據悉，更高容量的4.0Ah電芯也已開始小批量試生產。松下的改良型電芯遠遠高于國內18650電芯容量所能達到的極限。

    既然NCA材料具有如此優異的性能，小編就帶著大家了解一下NCA材料。一般來說，我們所說的NCA材料都是指的高鎳NCA三元材料，例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料。與LiCoO2材料相似，NCA材料也具有層狀結構，為?-NaFeO2層狀結構，其中Ni,Co,Al的價態均為正三價，其中鋰離子占據巖鹽結構的3a位，而其他金屬離子則占據3b位置，氧離子占據6c位置。

    其中只有Ni和Co具有電化學活性，在充放電的過程中能夠貢獻容量。而Ni在材料中主要的作用就是提高材料的容量，Ni2+/Ni3+，Ni3+/Ni4+都可以為材料提高容量，但是由于Ni2+離子與鋰離子半徑接近，因此極容易進入到鋰層，從而造成容量的損失。Co可以減少Ni離子進入到鋰層，從而達到穩定結構，同時Co3+/Co4+也能夠為材料提供容量。而Al的加入主要是為了穩定晶格結構，避免材料在充放電過程中發生結構塌陷。

    雖然NCA材料具有優異的性能，但是目前，NCA三元材料市場被日本化學，戶田和住友金屬三家壟斷，松下、索尼是NCA電池主要供應商，臺灣也有少量應用。Tesla效應帶動下，國內的電池材料廠商也開始紛紛投資進行NCA三元材料的研發，但是目前產品的技術成熟度相對較差，離真正的市場化應用還有一段距離，國內市場的NCA材料供應還主要依賴于進口。

    
 
鋰離子電池 三元材料動力電池 鈷酸鋰
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