鋰離子電池材料技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的新型鋰電池正極材料
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-06 19:45
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鋰離子電池三元材料是在鋰離子電池材料技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的新型鋰電池正極材料，由于具有一些相對優(yōu)勢，鋰離子電池三元材料在市場應用上展現(xiàn)出廣闊的前景。
鋰離子電池從正極材料來分有鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料三種類型(除了動力型的磷酸鐵鋰)，所謂鋰離子電池三元材料就是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，由鎳鈷錳三種元素（三元）按不同比例混合后制成的電池正極材料。
鈷酸鋰的優(yōu)點明顯，但鈷金屬的價格高昂，錳酸鋰的優(yōu)點是倍率性能好，成本低，但耐高溫性能和循環(huán)性能不佳，鋰離子電池三元材料則是綜合二者的優(yōu)點，力求在成本和性能方面達到最高的性價比。
鋰離子電池三元材料制備分為兩個階段，第一階段是三元材料前軀體制備，包括對鎳鈷錳離子混合液的合成，混合液與沉淀劑的沉淀反應及陳化、洗滌、過濾、干燥；第二階段就是鋰離子電池三元材料制備，包括鋰鹽與前軀體的混合、球磨與燒結(jié)過程。
根據(jù)三種元素在混合時的比例不同，目前，商業(yè)化的鋰離子電池三元材料主要有：（1）LiNi（1/3）Co（1/3）Mn（1/3）O2、 （2）LiNi（0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2（3）LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2
其中，第一種是性能最佳的，在這種鋰離子電池三元材料在不同溫度及倍率下結(jié)構(gòu)變化較小，有很好的穩(wěn)定性，由于用鎳錳取代部分鈷材料，而具有相對的成本優(yōu)勢，不過LiNi(0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2和LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2因為采用更少的鈷使得價格更便宜，但前者的缺點是穩(wěn)定性有所下降，后都也因有一部分鎳以三價形式存在，控制不好的話比較容易吸水，也影響電池穩(wěn)定性。
總體來說，鋰離子電池三元材料的比較優(yōu)勢明顯：比容量高，循環(huán)壽命長，安全性能好，價格低廉，這來源于三種元素的協(xié)同效應：鈷可以減少陽離子混合占位，穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)；鎳可以提高材料的容量；而錳可以降低成本，提高安全性。
由于技術(shù)還在發(fā)展中，目前的鋰離子電池三元材料還有兩個缺點：一是平臺相對較低，二是首次充放電效率低。不過，在比較優(yōu)勢的強烈吸引下，越來越多的電池生產(chǎn)廠家開始對鋰離子電池三元材料產(chǎn)生興趣，正在準備或者已經(jīng)開始了對鋰離子電池三元材料的生產(chǎn)。
鋰離子電池從正極材料來分有鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料三種類型(除了動力型的磷酸鐵鋰)，所謂鋰離子電池三元材料就是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，由鎳鈷錳三種元素（三元）按不同比例混合后制成的電池正極材料。
鈷酸鋰的優(yōu)點明顯，但鈷金屬的價格高昂，錳酸鋰的優(yōu)點是倍率性能好，成本低，但耐高溫性能和循環(huán)性能不佳，鋰離子電池三元材料則是綜合二者的優(yōu)點，力求在成本和性能方面達到最高的性價比。
鋰離子電池三元材料制備分為兩個階段，第一階段是三元材料前軀體制備，包括對鎳鈷錳離子混合液的合成，混合液與沉淀劑的沉淀反應及陳化、洗滌、過濾、干燥；第二階段就是鋰離子電池三元材料制備，包括鋰鹽與前軀體的混合、球磨與燒結(jié)過程。
根據(jù)三種元素在混合時的比例不同，目前，商業(yè)化的鋰離子電池三元材料主要有：（1）LiNi（1/3）Co（1/3）Mn（1/3）O2、 （2）LiNi（0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2（3）LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2
其中，第一種是性能最佳的，在這種鋰離子電池三元材料在不同溫度及倍率下結(jié)構(gòu)變化較小，有很好的穩(wěn)定性，由于用鎳錳取代部分鈷材料，而具有相對的成本優(yōu)勢，不過LiNi(0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2和LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2因為采用更少的鈷使得價格更便宜，但前者的缺點是穩(wěn)定性有所下降，后都也因有一部分鎳以三價形式存在，控制不好的話比較容易吸水，也影響電池穩(wěn)定性。
總體來說，鋰離子電池三元材料的比較優(yōu)勢明顯：比容量高，循環(huán)壽命長，安全性能好，價格低廉，這來源于三種元素的協(xié)同效應：鈷可以減少陽離子混合占位，穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)；鎳可以提高材料的容量；而錳可以降低成本，提高安全性。
由于技術(shù)還在發(fā)展中，目前的鋰離子電池三元材料還有兩個缺點：一是平臺相對較低，二是首次充放電效率低。不過，在比較優(yōu)勢的強烈吸引下，越來越多的電池生產(chǎn)廠家開始對鋰離子電池三元材料產(chǎn)生興趣，正在準備或者已經(jīng)開始了對鋰離子電池三元材料的生產(chǎn)。
