三元锂电池的优势

Co3+：减少阳离子混合物的占据，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，改善循环和效率性能。

Ni2+：可以提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），并且由于Li和Ni的半径相似，过多的Ni会与Li位错并导致锂和镍混合。

锂层中镍离子的浓度越大，锂在层状结构中越难分解，导致电化学性能较差。

Mn4+：它不仅可以降低材料成本，还可以提高材料的性和稳定性。然而，高Mn含量将容易出现尖晶石相并破坏层状结构，导致容量降低和循环衰减。

高能量密度和良好的循环性能是三元锂电池的蕞大优势，这也是电池的重要因素。电压平台决定电池的基本效率和成本，是电池能量密度的重要指标。

电压平台越高，比容量越大。因此，相同体积和重量，甚至相同安培小时的电池，三元锂电池的电压平台越高，其寿命越长。

具体来看，单三元锂电池的放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度来看，三元锂具有优势，是一种综合性能优异的电池。

从材料本身的结构来看，三元材料在相同数量的锂离子下具有更低的分子量，因此其比容量高于铁锂，电池的能量密度也更高。

三元材料的晶体结构是层状的。在充放电过程中，Li+被嵌入到MO6的层间结构中（Mn=Ni，Mn，Co）。随着镍含量的增加，脱嵌Li+增加，三元材料的理论容量和电池能量密度增加。

磷酸铁锂晶体呈现三维网状橄榄石结构，形成一维Li+传输通道，限制了Li+的扩散。同时，八面体FeO6是共顶点连接的，导致电子迁移率比三元层状结构慢100-1000倍。

三元正极中的锂离子可以在两个不同的方向上移动，这使得电池比锂铁更强大，充电和放电能力更强。

由于Ni2+（0.069nm）和Li+（0.076nm）的半径彼此接近，高温下随着三元共聚物烧结材料中镍含量的增加，Li和Ni混合的概率迅速增加，这使得Li+的脱intercalation困难，导致材料的比容量和循环财产降低，难以逆转。

此外，随着镍含量的增加，材料中Ni3+的不稳定比例增加，这倾向于与空气中的水分和二氧化碳发生反应，加剧了比容量和循环性能的损失。

相反，磷酸铁锂的P-O化学键相对稳定，只有在温度达到700-800摄氏度时才会分解。即使电池变形和损坏，氧分子也不会释放，并会发生剧烈燃烧。因此，锂铁电池具有更好的稳定性和性能。

从理论上讲，如果三元锂和磷酸铁锂电池按一定比例串联在一起，就可以得到各方面相对均衡的电池。而串联后，由于电池系统具有更好的铁锂电池的耐热性，如果热失控，铁锂电池也可以在一定程度上阻断热传导。

然而，尚未生产出此类系列产品，这意味着这种理论上可行的解决方案在实践中遇到了巨大且无法解决的问题。