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三元锂电池是一种锂离子电池。锂离子电池的一种分类方法是按正极材料分类。锂电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。
通常，锂电池的正极材料是钴酸锂，三元锂电池是使用三元材料镍钴锰酸锂作为正极材料的锂电池。
还有使用镍、钴和铝作为正极材料的三元锂电池。锂镍钴锰酸比锂钴酸便宜，目前的三元材料电池已经取代了此前广泛使用的锂钴锰电池。
通过比较三元锂电池和磷酸铁锂电池的性能差异，发现三元正极由于与锂铁的橄榄石结构相比，其低温性能也优于锂铁。
在零下20℃下，三元锂电池的释放容量比铁锂电池高15pct。这种性能差异将使配备三元锂电池的汽车在冬季拥有比铁锂电池更好的续航里程。
由于其更稳定的晶格结构，锂铁材料在高温下的安全性和稳定性方面具有明显的优势。同时，铁锂的稳定结构也带来了比三元更高的第 一效应和循环寿命。
三元锂电池和磷酸铁锂电池的电化学性能也因SOC曲线而不同。三元锂电池的SOC曲线与其电压水平有着相对线性的关系，而锂铁电池由于其长的充放电平台和高原期后的电压突变，其SOC曲线不能轻易通过其电压变化来确定。
三元锂电池的估计SOC在其实际值的1-2%以内，而铁锂电池的预计SOC可能在其实际价值的10%左右。车主经常想知道汽车电池在行驶时会持续多长时间（点击链接了解如何计算），由于SOC曲线的差异，三元锂电池的汽车更能计算和显示剩余续航里程，而铁锂电池车型的汽车则容易出现续航里程显示系数突然下降的情况，从而带来所有者使用体验的差异。
磷酸铁锂电池的使用寿命与其使用温度息息相关，使用温度过低或者过高在其充放电过程及使用过程均产生极大不良隐患。尤其在中国北方电动汽车上使用，在秋冬季磷酸铁锂电池无法正常供电或供电电源过低，需调节其工作环境温度保持其性能。国内解决磷酸铁锂电池恒温工作环境需考虑空间限制问题，较普遍的解决方案是使用气凝胶毡作为保温层。