钴酸锂电池，是指用钴酸锂为正极材料的锂离子电池，主要为电子产品和数码设备提供能量，是较早商业化的一款电池；三元锂电池，是指以镍钴锰锂或镍锰铝锂材料为正极的锂离子电池，主要用在新能源汽车、电动工具等大型电器设备上，是目前较为流行的一款电池。

除了上面的定义和用途不同外，钴酸锂电池与三元锂电池在续航、安全性、经济等方面也存有一定差异。

续航性能方面，由于三元锂电池性能是钴酸锂、锰酸锂以及镍酸锂三者的综合，所以整个系统的能量密度会比钴酸锂还高。

安全方面，三元锂电池的安全性能同样会比钴酸锂的优越。

经济方面，钴是一种贵重金属元素，钴酸锂电池用钴的含量会比三元锂电池的用钴量还多，再加上三元材料为了减少钴用量，明显提高了镍与锰用量，这样使得三元材料的生产成本比钴酸锂的低。

整体来说，三元锂电池的性价比比钴酸锂电池的高很多。那三元锂电池为什么还不能完全取代钴酸锂电池呢？这主要是三元材料从实验室到产业化的较为坎坷。

钴酸锂由于具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势，最先实现商品化，具有放电电压高、充放电电压平稳、比能量高等优点，在小型消费品电池领域中具有重要应用，由于消费类电子产品市场的迅速发展，钴酸锂是锂电池正极材料中销售量占比最大的材料，但其成本高，且不利于环保，比容量利用率低，锂电池组寿命短，安全性差。

三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，具有价格优势，但其应用受到钴价格的影响，当钴价格处于高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但当钴价格处于低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。目前，钴酸锂材料存在被三元材料替代的发展大趋势。

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硅基负能量密度优势明显，碳复合为未来方向

锂电池负极材料在锂离子电池中起着关键作用。负极材料在充电过程中不断与锂离子发生反应，锂离子“擒获并存储”它还以能量的形式储存在电池中。在电池放电过程中，锂离子从负极转移到正极，电池对外工作。因此，锂离子与负极材料的可逆反应能力决定了锂离子电池的储能效果，锂离子电池性能的提高在一定程度上取决于负极材料性能的提高。锂电池的负极材料主要分为碳材料和非碳材料。碳材料包括天然石墨负极、人造石墨负极、软炭（如焦炭）负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。非碳基材料主要分为硅基材料及其复合材料、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。

硅负极理论比容量优势明显。目前，石墨材料被广泛使用，但商业石墨负极容量接近其理论比容量（372）mAh/g），限制其进一步应用，迫切需要开发比容量更高的负极材料。硅负极具有较高的理论比容量(4200mAh/g）以及低电化学嵌锂电位和优异的快速充电性能，是便携式电子产品、无人机、新能源汽车和储能电池系统等一系列新技术领域的迫切需要。

硅负极在充放电过程中体积膨胀巨大。硅负极在循环过程中体积膨胀较大，会导致循环寿命差，容量不可逆，严重阻碍其商业应用。体积膨胀效应导致纳米硅颗粒和电极片机械稳定性差，活性颗粒接触不良，表面SEI钝化膜的稳定性降低了锂电池的寿命和安全性能。硅负极的第一次充电效率较低。在锂离子电池的第一次充电过程中，有机电解质会在负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜不可逆地消耗大量来自正极的锂离子，导致第一次循环的库仑效率低下，降低了锂离子电池的容量和能量密度。5%的现有石墨材料~首次不可逆锂损耗10%，由于硅材料表面积高于石墨，首次不可逆锂损耗达到15%~35%。