鋰電池鎳鈷錳三元材料最新研究進展

2020-12-05 OFweek維科網

鎳鈷錳三元材料是近年來開發的一類新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、循環穩定性好、成本適中等重要優點，由於這類材料可以同時有效克服鈷酸鋰材料成本過高、錳酸鋰材料穩定性不高、磷酸鐵鋰容量低等問題，在電池中已實現了成功的應用，並且應用規模得到了迅速的發展。

據披露，2014年中國鋰離子電池正極材料產值達95.75億元，其中三元材料為27.4億元，佔有率為28.6%；在動力電池領域，三元材料正強勢崛起，2014年上市的北汽EV200、奇瑞eQ、江淮iEV4、眾泰雲100等均採用三元動力電池。

2015年上海國際車展，在新能源汽車中，三元鋰電池的佔有率超過了磷酸鐵鋰電池成為一大亮點，包括吉利、奇瑞、長安、眾泰、中華等大部分國內主流車企都紛紛推出採用三元動力電池的新能源車型。許多專家預言：三元材料憑藉其優異的性能和合理的製造成本有望在不久的將來取代價格高昂的鈷酸鋰材料。

人們發現：鎳鈷錳三元正極材料中鎳鈷錳比例可在一定範圍內調整，並且其性能隨著鎳鈷錳的比例的不同而變化，因此，出於進一步降低鈷鎳等高成本過渡金屬的含量，以及進一步提高正極材料的性能的目的；世界各國在具有不同鎳鈷錳組成的三元材料的研究和開發方面做了大量的工作，已經提出了多個具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系。包括333，523，811體系等。一些體系已經成功地實現了工業化生產和應用。

本文將較為系統地介紹近年來幾種主要的鎳鈷錳三元材料的最新研究進展及其成果，以及人們為了改進這些材料的性能而開展的摻雜、包覆等方面的一些研究進展。

1鎳鈷錳三元正極材料結構特徵

鎳鈷錳三元材料通常可以表示為：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1；依據3種元素的摩爾比(x∶y∶z比值)的不同，分別將其稱為不同的體系，如組成中鎳鈷錳摩爾比(x∶y∶z)為1∶1∶1的三元材料，簡稱為333型。摩爾比為5∶2∶3的體系，稱之為523體系等。

333型、523型和811型等三元材料均屬於六方晶系的α-NaFeO2型層狀巖鹽結構，如圖1。

鎳鈷錳三元材料中，3種元素的的主要價態分別是+2價、+3價和+4價，Ni為主要活性元素。其充電時的反應及電荷轉移如圖2所示。

一般來說，活性金屬成分含量越高，材料容量就越大，但當鎳的含量過高時，會引起Ni2+佔據Li+位置，加劇了陽離子混排，從而導致容量降低。Co正好可以抑制陽離子混排，而且穩定材料層狀結構；Mn4+不參與電化學反應，可提供安全性和穩定性，同時降低成本。

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    相應的，預計今年的鋰電池正極材料中三元材料的使用增長率會得到進一步提升，高鎳三元材料企業的產能逐步建設完成，後續對鎳需求也會進一步增加！電動汽車高鎳三元時代的到來已毋庸置疑，但你真的了解高鎳三元嗎？這次，SMM小編就帶大家來一探究竟！三元材料是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，根據實際情況對鎳鈷錳的比例進行配比。與磷酸鐵鋰和錳酸鋰相比較，三元材料能量密度明顯提升。
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  • 低鈷和無鈷化電池成為動力鋰電池廠家共同角逐的方向
    目前更多企業正在布局鎳鈷錳鋁（NCMA）四元鋰電池，該技術路線是在鎳鈷錳三元電池的材料中摻入部分鋁元素，並逐漸實現低鈷或無鈷電池的目標，量產後成本降幅可超過30%。低鈷和無鈷化電池成為動力鋰電池廠家共同角逐的方向鈷作為三元電池的重要原料之一，主要起穩定結構的作用。
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    近年來，我國動力電池業呈現出蓬勃發展的良好態勢，動力電池生產技術也在此過程中不斷創新、電池新材料的研發體系日趨完善、電池製造裝備正向著智能化的方向快速邁進……我國全固態鋰離子電池、氫燃料電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等新型高性能動力電池的研發，也在此期間取得了突破性進展，新型電池材料、新型高性能電池產品不斷湧現。
  • 三元鋰電池的三元指的是什麼_三元鋰電池的前景
    三元鋰電池的三元指的是什麼_三元鋰電池的前景 網絡整理 發表於 2020-03-28 11:42:23 　　三元鋰電池的三元指的是什麼 　　用三元材料作為正極材料的動力鋰電池近年來憑藉其容量高、循環穩定性（電池壽命
  • 磷酸鐵鋰電池 VS 三元鋰電池,誰才是鋰電池王者?
    磷酸鐵鋰VS三元鋰電池那什麼是磷酸鐵鋰電池，什麼又是三元鋰電池？其實它們都只是正極材料不同而已。因為不同類型的鋰電池負極都是石墨，正極材料不同。所以用正極材料來區分不同類型的鋰電池。也就是說：磷酸鐵鋰電池就是用磷酸鐵鋰做正極，三元鋰電池也叫三元聚合物鋰電池，主要是由鎳鈷鋁或者是鎳鈷錳 做正極。那麼這兩種電池有什麼區別呢？簡單來說磷酸鐵鋰電池，它主要的優點是安全性高，循環壽命更長，理論壽命可以達到7到8年。
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