顧名思義，三元材料，就是三種電極材料共融而成的復(fù)合電極材料。理論上兼具每種電極材料的特性和優(yōu)勢。目前最常見的是NCA和NCM。

NCA指的是鎳鈷鋁酸鋰（鎳鈷鋁酸鋰三元材料）三元材料。它源自于鎳酸鋰（鎳酸鋰材料）材料的發(fā)現(xiàn)。這種電池容量較高，相應(yīng)的穩(wěn)定性較差，此時，摻雜了一些鋁，以穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)。常見的分子式為（鎳鈷鋁酸鋰）。嚴(yán)格意義上說，NCA可能并不屬于三元材料，而改性的二元材料。特斯拉ModelS上使用的就是這種電池。NCM是目前最主流的三元材料，也被認(rèn)為是未來的發(fā)展趨勢。NCM指的是鎳鈷錳酸鋰（鎳鈷錳酸鋰）三元材料。通過調(diào)配鎳、鈷、錳三者的比例，得到不同的電極特性。

目前國內(nèi)的路線仍以磷酸鐵鋰為主。磷酸鐵鋰有較好的循環(huán)穩(wěn)定性能，成本也比較低。其理論能量密度大概在160Wh/kg。目前，比亞迪的單體電池，能量密度已經(jīng)達到了130Wh/kg。幾乎到達了能量密度的天花板。當(dāng)然研究工作者在對進一步提高磷酸鐵鋰離子電池的性能做著許多的工作。比如摻雜一元或者多元的離子之后，獲得了更高的容量，1C放電比容量超過120mAh/g。但是要注意到提高比能量不一定能同比提高電池的能量密度，另外材料的穩(wěn)定性、安全性、材料成本、加工工藝的復(fù)雜化等一些列的問題，也仍待解決。因此，這些振奮人心的實驗室數(shù)據(jù)，要想變成產(chǎn)品參數(shù)，仍有相當(dāng)長的一段路要走。

鋰酸鐵鋰的先天不足，使更多的公司開始注意三元材料。大部分磷酸鐵鋰的生產(chǎn)廠家，都開始關(guān)注三元材料的開發(fā)。其中一些（如天津力神、中航鋰電）已經(jīng)開始批量的三元材料鋰離子電池的生產(chǎn)。

三元材料的理論比容量和能量密度的理論值要比磷酸鐵鋰樂觀得多。目前實際的產(chǎn)品參數(shù)又如何呢？美國JCS生產(chǎn)的NCA/C的45Ah電池，比能量密度在151mAh/kg，確實高于磷酸鐵鋰，但是離2015年的目標(biāo)仍有不小的距離。同時，由于國內(nèi)三元材料的起步較晚，與國外的技術(shù)水平有不小的差距。

三元鋰離子電池

目前常見的鋰離子電池正極材料重要有層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、鎳酸鋰，尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰。其中，鈷酸鋰（LiCoO2）制備工藝簡單，充放電電壓較高，循環(huán)性能優(yōu)異而獲得廣泛應(yīng)用。但是，因鈷資源稀少、成本較高、環(huán)境污染較大和抗過充能力較差，其發(fā)展空間受到限制。鎳酸鋰（LiNiO2）比容量較大，但是制備時易生成非化學(xué)計量比的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差。

錳酸鋰除了尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4外，還有層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO2。其中層狀LiMnO2比容量較大，但其屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，存在Jahn-Teller效應(yīng)而循環(huán)性能較差。尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4工藝簡單，價格低廉，充放電電壓高，對環(huán)境友好，安全性能優(yōu)異，但比容量較低，高溫下容量衰減較嚴(yán)重。磷酸鐵鋰屬于較新的正極材料，其安全性高、成本較低，但存在放電電壓低（3.4V）、振實密度低、尚未批量生產(chǎn)等不足。上述幾種正極材料的缺點都制約了自身的進一步應(yīng)用，因此尋找新的正極材料成了研究的重點。

LiCoO2，LiNiO2同為α-NaFeO2結(jié)構(gòu)，且Ni、Co、Mn為同周期相鄰元素，因此它們能以任意比例混合形成固溶體并且保持層狀結(jié)構(gòu)不變，具有很好的結(jié)構(gòu)互補性。同時，它們在電化學(xué)性能上互補性也很好。因此，開發(fā)復(fù)合正極材料成了鋰離子電池正極材料的研究方向之一。其中，層狀Li-Ni-Co-Mn-O系列三元鋰離子電池正極材料（簡稱三元材料）較好地兼?zhèn)淞巳叩膬?yōu)點，彌補了各自的不足，具有高比容量、成本較低、循環(huán)性能穩(wěn)定、安全性能較好等特點，被認(rèn)為是較好的取代LiCoO2的正極材料。因此，三元鋰離子電池正極材料也成為正極材料研究熱門之一。