三元鋰正極材料結構和特點

 

三元材料是過去幾年的熱點，其中Ni成分，可以提高材料活性，提高能量密度；Co成分也是活性物質，既能穩(wěn)定材料的層狀結構，又能減小陽離子混排，便于材料深度放電，從而提高材料的放電容量；Mn成分，在材料中起到支撐作用，提供充放電過程中的穩(wěn)定性。三元鋰，基本上綜合體現(xiàn)了幾種材料的優(yōu)點。

在三元材料這個大的類別下面，材料中三種金屬元素比例不同，可以看成不同種類的三元材料。一類是Ni：Mn等量型，第二類是Ni：Mn不等量型。

 

等量型的代表是NCM424和NCM111。在充放電過程中，+4價的Mn不變價，在材料中起到穩(wěn)定結構的作用，+2價的Ni變?yōu)?4價，失去兩個電子，使得材料有著高的比容量。

 

Ni、Mn不等量型，就是本文的主角，又叫高鎳型三元鋰，主要的代表型號是NCM523，NCM622和NCM811。富鎳型三元材料在電壓平臺低于4.4V（相對于Li+/Li）時，一般認為主要是Ni為+2/+3價參與氧化還原反應，化合價升高到+4價。當電池電壓高于4.4V時，Co3+參與反應變?yōu)?4價，Mn4+不參加反應起穩(wěn)定結構作用。