走进三元电池材料应用技术 姓名：邓邦为 培养单位：成都有机所 专业：锂离子电池电极材料制备与应用
纲要
1.三元材料电池介绍
三元材料是指镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2），三元复合正极材料前驱体等产品。其通式为Li（NixCoyMnz）O2，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料制备而成，产品为黑色粉末，其含有镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。可用于小型电池和动力电池中。 三元材料因兼有LiNiO2和LiCoO2的优点，且价格便宜，合成容易，被认为是最有可能取代目前商用LiCoO2的新型正极材料，也是现今锂离子电池研究的一大热点。
可通过调节过渡金属Ni、Co、Mn的比例，制备出不同性能的LiNi1-x-yCoxMnyO2，常见的比例有333,442，532等。
1.三元材料电池介绍
2. 三元材料电池特性
2.1 三元材料特性
磷酸铁锂体系
锰酸锂体系
三元体系
Wh/kg /Wh/dm3
2. 三元材料电池特性
2.2 能量密度优势突出
2. 三元材料电池特性
2.3 安全性问题
问题 三元动力电池安全性与LFP和LMO相比较为薄弱，如大容量三元电池的过充，针刺难以通过，这是三元应用最大的障碍。
分析 1. 镍含量高 2. 材料整体活性高 3. 析氧温度 4. 体系匹配性 5. 使用条件
对策 材料选择：如111，具有最为稳定的层状结构 方案设计：掺杂锰 电池设计：面密度，隔膜选择（陶瓷隔膜） 4. 使用条件：限制电压
2.4 三元材料的不足
2. 三元材料电池特性
(1)由于阳离子混排效应以及材料表面微结构在首次充电过程中的变化，造成NMC的首次充放电效率不高，首效一般都小于90%； (2)三元材料电芯产气较严重，高温存储和循环性还有待提高； (3)锂离子扩散系数和电子电导率低，使得材料的倍率性能不是很理想； (4)三元材料是一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒，由于二次颗粒在较高压实下会破碎，从而限制了三元材料电极的压实，这也就限制了电芯能量密度的进一步提升。
2.5 三元材料的改性
2. 三元材料电池特性
掺杂
NMC的杂原子掺杂既可以在前驱体共沉淀阶段进行湿法掺杂，也可以在烧结阶段进行干法掺杂。
阳离子等价态掺杂
阳离子不等价态掺杂
掺杂价态更低的离子会导致过度元素的价态升高，即产生空穴，改变材料的能带结构，大幅提高材料的电子电导。
等价态掺杂后不会改变原来材料中原子的化合价，但是一般可以稳定材料结构，扩展离子通道，提高材料的离子电导率。
阴离子掺杂技术
阴离子掺杂多见于F–取代Ｏ2-，通过氟离子体相掺杂可以使材料的结晶度更好，从而增加材料的稳定性。
2.5 三元材料的改性
2. 三元材料电池特性
氧化物：MgO、Al2O3、ZrO2和TiO2等 非氧化物：AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2
表面包覆