锂离子蓄电池高电压三元正极材料

高电压方向——三元篇

之前把钴酸锂在高电压方向的发展状况做了一下简单的总结。个人认为，钴酸锂在高电压方向上的发展很大程度上要受到三元材料的影响。

镍钴锰三元材料

三元材料在现行的主流正极中，发展时间最短，成熟度也自然比较低。

因为主要是探讨三元材料的在高电压领域的状况，所以只谈一下与高电压方向相关的内容。由于三元材料不存在钴酸锂深度放电后结构坍塌的问题，所以影响三元材料高电压性能的主要因素是材料的结构完整性和表面性质。这两方面综合决定了材料在高电压下的克容量，循环性能以及在高温下与电解液的副反应所产生的一系列问题这一最关键问题。

三元材料研究时间较短，高电压领域的研究在国内还处于探索阶段。

优势：

一般谈到三元高电压，主要是指比例接近111的三元材料，因为镍含量较高的话，材料的稳定性会降低；而镍含量较低的话，即使提高电压也没什么容量优势。不过目前国内也有532三元材料高电压的研发，不过应该在4.3V左右，至于国外做到了什么水平，暂时还没有什么确切的消息。

结构足够完整的111的三元在高电压下的稳定性是很强的，即使在全电池中充电到4.5V，材料本身的结构不会受到影响。

此外，三元在高电压下的克容量也是很值得称道的。一般4.35V下可以达到165（1C）左右，4.5V下可以超过200。

存在的问题：

目前，最现实的问题是很难找到与之匹配的高电压电解液。这里说没有合适的电解液主要是指国内对于高电压纯三元软包电池电解液的缺乏，电池在高温下的容量衰减，产气与电池厚度变化等指标均不理想，而圆柱电池的高电压电解液相对成熟，基本上可以满足4.35V电池性能的需求。

其次，由于三元材料首次效率很难超过90%，所以对于高能量负极的要求也是比较迫切的。此外，之前说过三元材料在高电压下的稳定性很好，但是前提是材料本身的层状结构完整，况且面对现在并不成熟的高电压三元电池体系，对于材料的结构完整性要求更高。但是现在的三元厂家很少专门把相关的产品定位于高电压领域，尤其是很多中低端三元产品在高电压领域显示不出丝毫的优势。

解决方案：

很多做过高电压三元电池的技术人员都有这样的认识：目前如何做好三元材料和电解液的匹配是一个很现实的问题。为了做好高电压三元市场，我们和国内的一些电解液厂家做过深入沟通，其中一家国内很知名的电解液厂家专门负责高电压三元电解液开发的技术人员坦言，目前他们可以提供成熟的4.35V甚至更高的圆柱专用电解液，但是对于高电压软包这一领域，还面临电池高温性能瓶颈。

个人认为，这个问题的解决不是电解液厂家或者三元材料单独可以解决的，而需要双方共同的合作，共同的探讨，而这正是国内锂电行业所缺乏的。

前景

尽管目前纯三元高电压电池的市场并未真正开启，甚至可以说刚刚起步，但是既然日韩已经有了成熟的先例，而且智能手机对于高电压电池的选择虽然无可奈何但是顺理成章，当市场真正开启之时，需求量之大，利润率之高，是可以预见的。

虽然三元材料本身具有高至4.5V电压下的结构稳定性和令人满意的高克容量，是否能够早日觅得匹配的电解液和电池工艺，将决定是在这场高电压战役中能否打破钴酸锂长久以来近乎垄断地位的关键所在。