锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展
锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究
锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究锂离子电池是一种广泛应用于移动电子设备和电动车辆等领域的储能装置，其中正极材料是决定电池性能的关键因素之一。
富锂锰基三元正极材料由于其丰富的资源、低成本和较高的能量密度受到了广泛关注。
本文将讨论锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究进展。
富锂锰基三元正极材料是指以锰为主要组成元素，并添加其他相对不活泼的过渡金属离子，如钴、镍等的材料。
这些材料在电池工作过程中能够提供更高的能量密度和较好的循环稳定性，而且资源相对丰富，因此成为了研究的热门方向。
首先，富锂锰基三元正极材料的结构特点对电池性能有着重要影响。
传统的锂离子电池正极材料LiCoO2存在着较高的售价和较低的稳定性。
相比之下，富锂锰基材料不仅能够提供相对较高的电压，还能够减少金属离子的迁移，从而提高电池的稳定性。
此外，富锂锰基材料具有较大的晶格间隙，可以容纳更多的锂离子，因此能量密度更高。
其次，合理的材料配方和热处理工艺对于富锂锰基正极材料的性能优化至关重要。
一般来说，多种元素的组合可以改变材料的电子结构和晶体结构，从而影响电池性能。
大量的研究表明，适量的钴和镍的引入可以提高锂离子的嵌入和脱嵌速率，增加电池的容量和循环稳定性。
另外，不同的热处理工艺也能够改变材料的结晶度和晶界结构，从而调控电池的性能。
此外，富锂锰基三元正极材料还面临着一些挑战。
首先，富锂锰基材料与电解液之间存在着较强的化学反应，导致材料的结构破坏和电池的容量衰减。
其次，富锂锰基材料的循环稳定性较差，长期充放电循环会导致晶体极化和结构的不稳定。
为了克服这些问题，研究者们采取了多种方法，如表面涂覆、界面调控等，以提高材料的循环性能和稳定性。
综上所述，锂离子电池富锂锰基三元正极材料是一种具有潜力的电池材料。
它具有较高的能量密度、较低的成本和丰富的资源，因此在电动汽车和可再生能源储存等领域具有广阔的应用前景。
然而，富锂锰基材料仍然面临着一些挑战，需要进一步研究和技术改进。
三元材料
锂离子电池三元正极材料的研究进展摘要：本文综述了锂离子电池正极材料层状三元过渡金属氧化物Li-Ni-Co-Mn-O的研究进展，讨论了三元材料的结构特性与电化学反应特征，重点介绍了三元材料的制备方法和掺杂、表面修饰等改性手段，并分析了三元材料目前存在的问题和未来的研究重点。
关键词：锂离子电池；Li-Ni-Co-Mn-O；层状结构；制备方法；改性1、引言锂离子电池因其电压高、能量密度高、循环寿命长、环境污染小等优点倍受青睐[1, 2]，但随着电子信息技术的快速发展，对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。
正极材料作为目前锂离子电池中最关键的材料，它的发展也最值得关注。
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂、镍酸锂，尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂。
其中，钴酸锂（LiCoO2）制备工艺简单，充放电电压较高，循环性能优异而获得广泛应用。
但是，因钴资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差，其发展空间受到限制[3, 4]。
镍酸锂（LiNiO2）比容量较大，但是制备时易生成非化学计量比的产物，结构稳定性和热稳定性差[5]。
锰酸锂除了尖晶石结构的LiMn2O4外，还有层状结构的LiMnO2。
其中层状LiMnO2比容量较大，但其属于热力学亚稳态，结构不稳定，存在Jahn-Teller效应而循环性能较差[6]。
尖晶石结构LiMn2O4工艺简单，价格低廉，充放电电压高，对环境友好，安全性能优异，但比容量较低，高温下容量衰减较严重[7]。
磷酸铁锂属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在放电电压低（3.4V）、振实密度低、尚未批量生产等不足。
上述几种正极材料的缺点都制约了自身的进一步应用，因此寻找新的正极材料成了研究的重点。
LiCoO2，LiNiO2同为α-NaFeO2结构，且Ni、Co、Mn为同周期相邻元素，因此它们能以任意比例混合形成固溶体并且保持层状结构不变，具有很好的结构互补性。
锂离子电池三元正极材料(NCM)的材料改性研究
锂离子电池三元正极材料（NCM）的材料改性研究＊刘奕辰（徐州市第一中学 江苏 221000）摘要：随着当今社会清洁能源以及电子设备领域的发展，人们对电池的性能提出了更高的要求。
本文以锂离子三元正极材料为研究对象，从合成方法改进、碳材料包覆、离子掺杂等方面综述了提升电极材料性能的方法。
关键词：锂离子电池；正极材料；碳包覆；离子掺杂中图分类号：T 文献标识码：AStudy on Material Modification of Lithium Ion Battery Ternary Anode Material (NCM)Liu Yichen(Xuzhou No.1 Middle School, Jiangsu, 221000)Abstract ：With the development of clean energy and electronic equipment in modern society, people put forward higher requirements forbattery performance. In this paper, lithium ion ternary anode materials are taken as the research object, and the methods to improve the performance of electrode materials are summarized from the aspects of improvement of synthesis method, carbon material coating, ion doping, etc.Key words ：lithium ion battery ；anode material ；carbon coating ；ion doping前言在当代，由于世界石油资源的枯竭和自然环境的污染，人们越来越需要新能源去改变现在的能源结构。
锂离子电池三元镍钴锰正极材料研究现状综述
三元系锂电池正极材料研究现状摘要：综述了近年来锂离子电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料的研究进展，重点介绍了正极材料LiNi l/3Co l/3Mn l/3O其合成方法电化学性能以及掺杂、包覆改性等方面的研究结果。
三元系正极材料的结果：LiMn x Co y Ni1-x-y O2具有α-2NaFeO2层状结构。
Li原子占据3a位置,Ni、Mn、Co随机占据3b位置,氧原子占据6c位置。
其过渡金属层由Ni、Mn、Co 组成,每个过渡金属原子由 6 个氧原子包围形成MO6 八面体结构,而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成的(MnxCo yNi1-x-y) O2层之间。
在层状锂离子电池正极材料中均有Li+与过渡金属离子发生位错的趋势,特别是以结构组成中有Ni2+存在时这种位错更为突出。
抑制或消除过渡金属离子在锂层中的位错现象是制备理想α-2NaFeO2结构层状正极材料的关键，在LiMn x Co y Ni1-x-y O2结构中, Ni2+的半径( rNi2+=0.069nm)与Li+的( rLi+=0.076nm)半径接近,因此晶体结构会发生位错,即过渡金属层中的镍原子占据锂原3a的位置,锂原子则进驻3b位置。
在Li+层中,Ni2+的浓度越大,则Li+在层状结构中脱嵌越困难,电化学性能越差。
而相对于LiNiO2及LiNi x Co1-x-y O2,LiMn x Co y Ni1-x-y O2中这种位错由于Ni 含量的降低而显著减少。
同时由于Ni2 + 的半径( rNi2 + =0. 069nm) 大于Co3+ ( rCo3+ = 0. 0545nm) 和Mn4 + ( rMn4 + =0. 053nm) ,LiMnxCo yNi1 - x - yO2 的晶格常数有所增加。
由于充分综合镍酸锂的高比容量、钴酸锂良好的循环性能和锰酸锂的高安全性及低成本等优点,利用分子水平的掺杂、包覆和表面修饰等方法来合成锰镍钴等多元素协同的复合正极材料,因其良好的研究基础及应用前景而成为近年来研究热点之一。
锂离子电池正极材料的研究进展
锂离子电池正极材料的研究进展锂离子电池正极材料的研究进展随着清洁能源的发展，锂离子电池作为一种高能量、高功率密度的电池，已被广泛应用于移动物体、电动汽车、储能系统等方面，锂离子电池中的正极材料是实现高性能锂离子电池的关键。
本文将从锂离子电池正极材料的发展历程、材料的结构与性能、新型材料的研究和应用等方面展开详细的介绍和分析。
一、锂离子电池正极材料的发展历程20世纪80年代中后期，最早的锂离子电池是由四种材料构成的：平板石墨负极、聚乙烯隔膜、液态电解质和金属氧化物正极。
但是，由于金属氧化物正极的电化学性能不佳，限制了锂离子电池的应用，于是人们开始研究新型的锂离子电池正极材料。
1990年，日产汽车公布了采用碳酸锂电解液和三元材料（LiCoO2）的锂离子电池作为电动汽车动力源的计划。
1997年，索尼公司发布了使用锰酸锂（LiMn2O4）作为正极材料的锂离子电池，在实验室内能够实现高达1000次充放电循环，在国际市场上得到了广泛的推广。
之后，锂离子电池正极材料的研究进入了全新的阶段，市场上出现了一大批新型材料，如LiFePO4、LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2等，已成为锂离子电池领域中的热门研究方向。
二、锂离子电池正极材料的结构与性能锂离子电池正极材料的结构一般是层状结构、尖晶石结构、钠层化合物结构、硅基嵌入化合物结构、钙钛矿结构和氧化物渗透缺陷结构，其物理化学性质也有所不同。
LiCoO2是最早应用于锂离子电池的材料之一，其具有较高的理论容量和电化学效率，但是由于其参数退化、安全性差以及高的成本等问题，不断推进了对新型的锂离子电池正极材料的研究。
LiFePO4是一种锂离子电池正极材料，它具有高的理论容量、低的电化学电位和充电的极高可逆性，但是其电导率较低，电量功率较低，在高功率环境下却发生了否决性的出现。
LiMn2O4是一种高性能的锂离子电池正极材料，其较高的电化学反应速度能够有效提高锂离子电池的安全性，但是容易发生相关的氧化还原反应，导致容量的降低。
锂离子电池三元正极材料的研究现状
锂离子电池三元正极材料的研究现状发布时间：2022-08-19T08:56:15.702Z 来源：《当代电力文化》2022年8期作者：李艳卫[导读] 移动电源随着电子时代的到来被广泛应用于各行各业。
由于传统电池无法满足使用需求，李艳卫天津国安盟固利新材料科技股份有限公司天津市 301899摘要：移动电源随着电子时代的到来被广泛应用于各行各业。
由于传统电池无法满足使用需求，使锂离子电池迎来高速发展时期。
而锂离子电池，主要依托于正极材料，而三元材料为目前潜力最大的正极材料之一，所以相关工作人员对其进行了研究，本文就其研究现状进行分析，以供参考。
关键词：锂离子电池；三元材料；正极材料引言：三元材料具有较高比容量，且可通过更改元素比例取得不同应用效果，可满足锂离子电池需求，并为锂离子电池发展带来新的可能。
由于在时代的发展下，人们对锂离子电池提出了具有较高稳定性、安全性等要求。
所以，相关工作人员就此进行研究，现对研究进展进行汇报：1. 锂离子电池三元正极材料的研究现状三元材料为目前潜力最大的正极材料之一，所以近几年来的产量暴增。
其简单来说就是基于钴酸锂添加过渡金属镍、锰等元素，从而形成镍锰钴锂氧化物。
与其他正极材料相比，其优势在于：比容量较高，可以借助调整元素比例这一方式达成不同的使用效果。
镍锰钴三元材料因为掺杂了锰元素，所以具有较强稳定性，即便进行了锂电子的嵌脱，也不会出现结构崩塌的问题。
此外，通过镍元素的掺杂，可将三元材料的容量大大提升，并将其转变为全新变价元素。
2.锂离子电池三元正极材料的制备研究固相法和共沉淀法为较为传统的制备方法，而在时代的发展下，这些制备方法逐渐无法满足人们需求，所以相关工作人员在此基础上进行了研究，提出一些新的制备方法，如：溶胶凝胶、喷雾干燥、喷雾热解、流变相等。
2.1固相法最初，相关人员便是借助这一方法制备的镍钴锰比例为333的三元材料[1]。
由于当时在此方面的研究不够成熟，所以只是借助机械对相关材料进行了混合，三元材料具有化学性能不稳定、粒径大小不一等问题。
《2024年锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》范文
《锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》篇一一、引言随着电动汽车、移动电子设备等领域的快速发展，对锂离子电池的性能要求越来越高。
正极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能的优劣直接决定了电池的整体性能。
富锂锰基三元正极材料因其高能量密度、长循环寿命和低成本等优点，在锂离子电池领域得到了广泛的应用。
本文将重点研究锂离子电池富锂锰基三元正极材料的性能、制备方法及其应用前景。
二、富锂锰基三元正极材料的性能富锂锰基三元正极材料主要由锂、锰、镍等元素组成，其结构稳定、容量高、成本低，是当前锂离子电池领域的研究热点。
该材料具有较高的能量密度和功率密度，能够满足电动汽车、移动电子设备等领域的实际需求。
此外，富锂锰基三元正极材料还具有较好的热稳定性和安全性，能够在高温环境下保持稳定的电化学性能。
三、制备方法目前，制备富锂锰基三元正极材料的方法主要包括固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
其中，共沉淀法因其工艺简单、成本低廉等优点，受到了广泛的关注。
在共沉淀法中，通过控制沉淀条件，可以获得粒径均匀、结晶度高的富锂锰基三元前驱体。
随后，经过烧结、破碎等工艺，最终得到所需的正极材料。
四、研究进展及存在问题近年来，针对富锂锰基三元正极材料的研究取得了显著的进展。
在制备工艺方面，研究人员通过优化沉淀条件、调整烧结温度等方法，提高了材料的电化学性能。
在材料改性方面，通过掺杂其他元素、制备复合材料等方法，进一步提高了材料的循环稳定性和安全性。
然而，仍存在一些问题亟待解决。
例如，材料的容量衰减问题、高温性能的进一步提升等。
此外，制备过程中产生的环境污染问题也需要引起足够的重视。
五、解决方案及创新点针对上述问题，我们可以从以下几个方面着手解决：首先，通过深入研究材料的结构和性能关系，优化制备工艺参数，提高材料的电化学性能和循环稳定性。
其次，采用环境友好的制备方法，降低生产过程中的环境污染。
此外，通过材料改性，如掺杂其他元素、制备复合材料等手段，进一步提高材料的性能。
三元系锂电池正极材料研究现状
三元系锂电池正极材料研究现状三元系锂电池是目前商业化应用最为广泛的锂离子电池之一，其具有高能量密度、长循环寿命、低成本等优势，在电动汽车、储能系统等领域有着广泛的应用前景。
正极材料是三元系锂电池的关键组成部分之一，直接影响到电池的性能和性质。
本文将对三元系锂电池正极材料的研究现状进行详细介绍。
三元系锂电池的正极材料主要由锂镍钴锰氧化物（Li(NiCoMn)O2）和镍钴锰氧化物（NCM）两种材料构成。
以Li(NiCoMn)O2为例，目前已有三种不同的结构型式：层状结构（Layered）、尖晶石结构（Spinel）和沙漠铁酸锂（LFMO），分别对应着不同的化学式和晶格结构。
层状结构的锂镍钴锰氧化物（如NMC622、NMC622、NMC811等）具有较高的比容量和较好的电化学性能，目前已经商业化应用较为广泛。
尖晶石结构的锂镍钴锰氧化物（如NCM811、NCM811等）具有更高的充放电电压平台和较好的结构稳定性，但其合成工艺较为复杂，目前正在逐步推广应用。
沙漠铁酸锂结构的锂镍钴锰氧化物在结构稳定性和循环寿命方面表现出更优越的性能，但其能量密度相对较低，目前还处于研究阶段。
除了锂镍钴锰氧化物，锂钴氧化物（LiCoO2）也是一种常见的三元系锂电池正极材料。
与锂镍钴锰氧化物相比，锂钴氧化物具有较高的比容量和较好的循环稳定性，但其价格较高且含有的有毒重金属钴对环境造成的污染问题也引起了人们的关注。
此外，还有一些其他材料也被研究用作三元系锂电池的正极材料，如锰酸镍钴（LiMn2O4）和锰酸锂（LiMnO2）。
锰酸镍钴具有较高的循环寿命和较低的成本，但其比容量较低，目前主要用于低容量应用；锰酸锂具有较高的比能量和较低的成本，但其结构稳定性较差，需要通过改性来提高其循环寿命。
总体而言，三元系锂电池正极材料研究已经取得了很大的进展，不断涌现出新的材料和改性方法。
未来的研究重点将主要集中在提高材料的能量密度、提高循环寿命和安全性能，以满足电动汽车、储能系统等应用的需求。
锂离子电池三元正极材料掺杂工艺研究进展
2020年第2期广东化工第47卷总第412期·77·锂离子电池三元正极材料掺杂工艺研究进展高琦，张秋俊，桑李超(广东佳纳能源科技有限公司，广东英德513056)Research Progress on Doping Technology of Ternary Cathode Materials forLithium Ion BatteriesGao Qi,Zhang Qiujun,Sang Lichao(Guangdong Jiana Energy Technology Co.,Ltd.,Yingde513056,China)Abstract:NCM ternary cathode material has the advantages of high voltage,high capacity,long cycle life,good safety performance,no memory effect,and small self-discharge.It is widely used in the markets of small lithium battery and power battery.With the increasing demand for energy density,NCM ternary materials tend to be high in nickel and high voltage,but as the Ni content of ternary materials increases,problems such as cation mixing and phase change during charging and discharging are intensified.And high voltage will also aggravate the structural changes of the material.Doping modification is a simple and effective means to improve the electrochemical performance of the material.In this paper,the improvement of electrochemical performance of NCM ternary cathode material by doping process is reviewed in detail from cation doping,anion doping and anion-cation doping.The future application of doping process is prospected.Keywords:lithium ion battery；ternary cathode material；doping process；electrochemical performance锂离子电池自研发成功开始就成为电化学领域的研究热点。
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存和转换方式，已经在电动汽车、移动电子设备等领域得到了广泛应用。
其中，正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池领域的重要研究方向。
本文将对锂离子电池正极三元材料的研究进展和应用进行全面的综述，旨在探讨其发展趋势和未来应用前景。
本文将简要介绍锂离子电池的基本原理和正极材料的重要性。
然后，重点分析三元材料的结构特点、性能优势以及存在的问题和挑战。
接着，综述近年来三元材料在合成方法、改性技术和应用领域的研究进展，包括纳米化、复合化、掺杂等改性手段对三元材料性能的影响。
展望三元材料在未来的发展趋势和应用前景，提出可能的研究方向和建议。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和启示，推动锂离子电池正极三元材料的研究和应用进一步发展。
二、三元材料的基本性质三元材料，又称为三元正极材料，是锂离子电池中的关键组成部分，对电池的能量密度、功率密度以及循环寿命等性能起着决定性的作用。
其一般化学式可表示为LiNixCoyMn1-x-yO2 (NCM) 或LiNixCoyAlzO2 (NCA)，其中x、y、z为各元素的摩尔比例，可根据需要进行调整以优化材料的性能。
高能量密度：三元材料具有较高的比容量，这使得锂离子电池在相同体积或重量下能够存储更多的能量，因此适用于高能量需求的电子设备或电动车等领域。
良好的电化学性能：三元材料具有良好的电子导电性和离子迁移率，这有助于提高电池的充放电效率和循环稳定性。
其结构稳定，能够在充放电过程中保持结构的完整性，减少电池容量的衰减。
安全性：三元材料在高温下具有较好的热稳定性，能够有效防止电池热失控的发生。
同时，其结构中的元素均为无毒或低毒元素，对环境和人体健康影响较小。
废旧三元锂离子电池正极材料回收技术研究进展
废旧三元锂离子电池正极材料回收技术研究进展一、本文概述随着电动汽车和可再生能源存储系统的广泛应用，锂离子电池（LIBs）的需求正在快速增长。
然而，这种增长也带来了一个严重的问题：废旧锂离子电池的处置和回收。
其中，三元锂离子电池（NCA、NMC和LFP等）因其高能量密度和良好的性能而被广泛应用于各种电子设备中。
因此，废旧三元锂离子电池正极材料的回收技术研究显得尤为重要。
本文旨在全面概述废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的最新研究进展。
我们将首先介绍三元锂离子电池的基本结构和工作原理，然后重点讨论目前主流的回收技术，包括物理法、化学法和生物法。
我们将详细分析这些技术的优点和缺点，以及在实际应用中所面临的挑战。
我们还将探讨未来废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的发展趋势和可能的研究方向。
通过本文的综述，我们希望能够为研究者、工程师和政策制定者提供关于废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的全面理解，并推动该领域的技术进步和实际应用。
二、废旧三元锂离子电池正极材料的组成与性质废旧三元锂离子电池正极材料主要由锂、镍、钴、锰（或铝）等元素组成，这些元素通过特定的化学反应形成了具有层状结构或尖晶石结构的化合物，如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM）或LiNi5Mn3Co2O2（NCA）等。
这些化合物在电池充放电过程中，通过锂离子的嵌入和脱出实现电能的存储和释放。
废旧三元锂离子电池正极材料的性质主要表现为其电化学性能、物理性能和化学稳定性等方面。
电化学性能方面，废旧正极材料应具有良好的充放电性能、高的能量密度和长的循环寿命。
物理性能方面，废旧正极材料应具有一定的结构稳定性，以抵抗电池充放电过程中的体积变化。
化学稳定性方面，废旧正极材料应具有良好的化学稳定性，以避免在电池使用过程中发生副反应。
然而，随着电池的使用和老化，废旧三元锂离子电池正极材料的性能会逐渐下降，主要表现在电池容量衰减、充放电效率降低、结构稳定性变差等方面。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展
合物正极材料的发展现状和研究进展 。ＬＣ Ｏ 在今后正极材 料发展 中仍然 有发展潜力 ， ｉｏ ２ 通过微 掺
杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高 ， 环性 能大大改善。环保 、 循 高能 的三元材料和磷酸铁
锂 为 代 表 的 新 型 正 极 材 料 必 将 成 为 下 一 代 动 力 电池 材 料 的首 选 。 关 键 词 ： 离子 电 池 ； 锂 正极 材 料 ； 酸铁 锂 ； 元 材 料 磷 三
体 积小 等突 出优点 ， 目前 ， 应用 已渗透 到 包 括 移动 其
电话 、 笔记 本 电脑 、 像 机 、 码 相 机 等 众 多 民用 及 摄 数
军事 领域 。另外 ， 国内外也 在 竞 相 开发 电动 汽车 、 航
天 和储能 等方 面所需 的大容量 锂离 子 电池 。 对锂离 子 电池 而 言 ， 主 要 构成 材 料 包 括 电解 其
１５ ｍＡ ／ 。其优 点为 ： 作 电压 高 ， ５ ｈ ｇ 工 充放 电 电压平
稳 ， 合大 电流 放 电 ， 适 比能 量 高 ， 环 性 能 好 。缺 点 循 是 ： 际 比容量 仅为 理论 容量 的 ５ ％左 右 ， 的利用 实 ０ 钴 率低 ， 抗过 充 电性能差 ， 较高 充 电 电压 下 比容 量迅 在
的快 速充放 电性 能 。
锂离子 电池 一般选 用 过渡 性金 属 氧化 物 为 正极
量大、 自放 电小 、 环 性 能 好 、 用 寿命 长 、 量 轻 、 循 使 重
材料 ， 一方 面过 渡金 属存 在混 合价 态 ， 电子导 电性 比 较理 想 ； 一 方 面 不 易 发 生歧 化反 应 。理 论 上具 有 另 层状 结 构 和 尖 晶石 结 构 的材料 ， 能做 锂 离 子 电池 都 的正 极材料 ， 由于制 备工 艺 上存 在 困难 ， 但 目前所 用
锂离子电池高镍三元材料的研究进展
锂离子电池高镍三元材料的研究进展一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。
锂离子电池作为一种高效、环保的储能技术，被广泛应用于电动汽车、便携式电子设备等领域。
高镍三元材料（NCA、NMC等）作为锂离子电池正极材料的代表之一，因其高能量密度、低成本等优点，近年来成为了研究的热点。
本文旨在综述锂离子电池高镍三元材料的研究进展，包括其晶体结构、合成方法、性能优化以及应用前景等方面，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
本文将介绍高镍三元材料的晶体结构和基本性能，阐述其作为锂离子电池正极材料的优势与不足。
将重点综述高镍三元材料的合成方法，包括固相法、溶液法、熔融盐法等，并分析各种方法的优缺点。
在此基础上，本文将进一步探讨高镍三元材料的性能优化策略，如表面包覆、掺杂改性等，以提高其循环稳定性、倍率性能等。
本文将展望高镍三元材料在锂离子电池领域的应用前景，探讨其未来的发展方向和挑战。
通过本文的综述，期望能够为锂离子电池高镍三元材料的研究和应用提供有益的参考和启示，推动该领域的技术进步和发展。
二、高镍三元材料的结构与性能高镍三元材料，通常指的是NCA（镍钴铝）和NMC（镍锰钴）等富镍正极材料，其中镍的含量通常超过50%。
这些材料因其高能量密度和良好的循环性能而受到广泛关注。
高镍三元材料的晶体结构通常为层状结构，属于α-NaFeO₂型六方晶系。
在这种结构中，镍、钴和锰（或铝）离子占据3a位置，氧离子占据6c位置，形成八面体配位。
镍离子因其较高的氧化态（+3或+4）而占据锂层中的部分位置，这有助于提高材料的能量密度。
然而，高镍含量也带来了结构不稳定性的问题，因为镍离子半径较大，容易引起晶格畸变。
高镍三元材料具有较高的比容量和较高的能量密度，这使得它们成为下一代锂离子电池的理想选择。
例如，NCA材料的理论比容量可以达到275 mAh/g，远高于传统的钴酸锂（LCO）材料（约140 mAh/g）。
锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展
锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展（中山大学化学与化学工程学院广州510275）摘要为改进锂离子电池的性能，化学家们一直致力于电极材料的研究。
其中，正极材料的研究更是重中之重，各种正极材料层出不穷，而层状结构三元正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2因为具有较高的可逆容量、循环性能好、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本等优点，近年来成为研究热点。
本文主要简介其结构特点与电化学特性，并综述其制备方法的改良和改性手段，并分析该材料目前存在的问题和对其未来发展做一个设想。
关键词锂离子电池层状结构LiNi x Co y Mn1-x-y O2 研究进展Research progress in layered structural ternary cathode materials forlithium ion batteriesAbstract To improve the properties of Li-ion Battery, the chemist have been working for suitable electrode materials. Among them, the study of cathode materials is a top priority. There are a variety of cathode material. And in recent years, Layered Structural LiNi x Co y Mn1-x-y O2 as a cathode has been a hot topic, because it has a lot of advantages, such as, it has a high reversible capacity, good cycle performance, structural stability, thermal stability and relatively low cost, etc. This paper is about the introduction of its structural features and electrochemical characteristics, as well as a review of the improvement and modification means of their preparation. Finally, there are analysis of the existing problems of the materials and a vision of its future development.Key words lithium ion batteries; layered structure; LiNi x Co y Mn1-x-y O2; research progress1.引言锂离子电池的具有工作电压高、能量密度高、自放电效率低、循环寿命长、无记忆效应和环保等优点，因此广泛应用于生产生活中。
锂离子电池高镍三元正极材料表面改性研究进展
㊀第56卷第3期郑州大学学报(理学版)Vol.56No.3㊀2024年5月J.Zhengzhou Univ.(Nat.Sci.Ed.)May 2024收稿日期:2023-08-31基金项目:国家自然科学基金面上项目(52272242)㊂第一作者:李静(2000 ),女,硕士研究生,主要从事电化学储能研究,E-mail:1650193197@㊂通信作者:许春阳(1991 ),男,讲师,主要从事电化学储能研究,E-mail:chunyangxu@㊂锂离子电池高镍三元正极材料表面改性研究进展李㊀静1,㊀梁雅文1,㊀李㊀威2,㊀叶㊀飞1,2,㊀崔鑫炜1,㊀许春阳1(1.郑州大学㊀河南先进技术研究院㊀河南郑州450003;2.新乡天力锂能股份有限公司㊀河南新乡453002)摘要:高镍三元材料存在表面结构不稳定㊁锂镍混排㊁晶间裂纹等问题,导致材料的循环性能降低以及高比容量无法充分发挥,表面包覆是解决上述问题的主要手段㊂目前的包覆材料主要有电化学惰性材料㊁离子/电子电导性材料和复合包覆材料,从这三个方面综述了高镍三元材料的表面改性研究㊂介绍了不同类型包覆材料的界面改善稳定机制㊁离子在固液界面的迁移率提升机理㊁界面副反应抑制机制以及对材料电化学性能的影响,并对高镍三元正极材料包覆改性的发展方向进行了展望㊂关键词:锂离子电池;高镍三元;正极材料;表面改性中图分类号:TM911文献标志码:A文章编号:1671-6841(2024)03-0041-08DOI :10.13705/j.issn.1671-6841.2023207Research Progress on Surface Modification of High-nickel TernaryCathode Materials for Lithium-ion BatteriesLI Jing 1,LIANG Yawen 1,LI Wei 2,YE Fei1,2,CUI Xinwei 1,XU Chunyang 1(1.Henan Institute of Advanced Technology ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450003,China ;2.Xinxiang Tianli Lithium Energy Co.,Ltd ,Xinxiang 453002,China )Abstract :Problems of high-nickel ternary materials such as unstable surface structure,lithium-nickelco-segregation,and intergranular cracking led to a decrease in the cycling performance of the materials and inability to fully utilize high specific capacity.Surface coating was the primary approach to address these problems.Currently,coating materials mainly included electrochemically inert materials,ion /elec-tron-conductive materials,and composite coating materials.A review was conducted on the surface modi-fication research of high-nickel ternary materials from these aspects.The mechanisms for interface im-provement and stabilization of different types of coating materials,enhancement of ion migration at the solid-liquid interface,suppression of interface side reactions,and their impacts on the electrochemical performance were introduced.The development directions of surface modification of high-nickel ternarycathode materials were also discussed.Key words :lithium-ion battery;high-nickel ternary;cathode material;surface modification0㊀引言随着化石能源的逐渐匮乏以及环境污染的日趋严峻,高性能电化学储能器件的研发已经刻不容缓㊂在众多储能器件中,锂离子电池(lithium-ion battery,LIB)具有高能量密度㊁长循环寿命和高能量转换效率,已成为电动汽车和便携式电子设备最主要的能量来源㊂在锂离子电池正极材料中,高镍三元正极材料NCM /NCA (LiNi x Co y Mn z O 2和LiNi x Co y Al z O 2,x +y +z =1)在能量密度上具有巨大优势,是动力电池市场的主导材料㊂郑州大学学报(理学版)第56卷以NCM为例,其具有α-NaFeO2型层状结构,属六方晶系,R-3m空间群㊂Ni2+㊁Co3+和Mn4+共同占据八面体中心位置,以立方密堆积方式形成层状排列[1]㊂开发高镍三元正极材料可以满足人们日益增长的能量密度需求㊂但是,高镍三元材料存在一些不足之处,包括表面结构不稳定㊁锂镍混排㊁晶间裂纹等[2]㊂为了解决上述问题,研究者们提出了各种改性策略,主要包括表面包覆㊁晶内掺杂和晶体形貌控制,这些策略在改善三元材料电化学性能方面展现出了良好的效果㊂其中,表面改性是最常用㊁最有效的方法之一㊂目前,高镍三元材料表面改性所选的包覆材料主要有电化学惰性材料㊁离子电导性材料和电子电导性材料,并在此基础上发展到复合包覆㊂本文综述了高镍三元材料的表面改性研究进展,通过介绍不同类型包覆材料的保护机制和对材料电化学性能的影响,进而剖析目前各种包覆材料的优势及存在的问题,并展望了高镍三元正极材料包覆改性的未来发展趋势㊂1㊀电化学惰性材料电化学惰性材料主要有金属氧化物㊁金属氟化物和金属磷酸盐等,它们能有效阻隔三元正极材料和电解质之间的直接接触,有助于防止HF的侵蚀和界面副反应的发生㊂1.1㊀金属氧化物包覆材料金属氧化物包覆材料主要有Al2O3㊁ZrO2㊁TiO2㊁WO3等㊂金属氧化物包覆层可以与HF反应转化为金属氟化物,达到消除HF的目的,从而降低电解液的酸性,提升电极的结构稳定性㊂但是,这些氧化物的Li+传输速率和电子导电性相对较低,会造成包覆界面电子和离子传输阻力的增加㊂Al2O3是最常用的金属氧化物包覆材料㊂Wu 等[3]通过聚合物辅助溶胶-凝胶法在NCM622材料表面上实现微孔聚合物/γ-Al2O3保护层的构建㊂这种包覆层能有效减轻NCM622材料的电极-电解液界面副反应的发生,使材料在高压循环下的电化学性能得到显著的提升,其循环稳定性和倍率性能分别比原始材料提高了22.8%和26%㊂Ma等[4]利用水热合成法制备了NCM622单晶颗粒,然后以三异丙氧基铝为铝源通过干混烧结的方法形成Al2O3包覆层㊂13nm厚的Al2O3包覆层使NCM622的放电比容量㊁倍率性能和循环性能均得到大幅度提升,但是过厚的Al2O3包覆层也会使NCM622的储锂性能降低㊂ZrO2具有较高的化学稳定性,ZrO2包覆能有效缓解电解液的分解㊂Kim等[5]给出了ZrO2包覆样品的SEM图和带隙能量图,如图1所示㊂可以看出,其通过简单的还原反应,将白色单斜ZrO2转化为黑色的缺氧四方ZrO2-x,降低了材料的能带能(图1(b)),并成功地将其修饰在高镍正极NCM811表面(图1(a))㊂黑色ZrO2-x通过电感保持Ni2+的高氧化态,有效地抑制了在高压4.5V充电过程中的气体析出㊂图1㊀ZrO2包覆样品的SEM图和带隙能量图[5] Figure1㊀SEM images and Tauc of ZrO2coated sample[5] TiO2由于其电化学性质不活泼以及具有电荷补偿作用而被用作包覆材料㊂Mo等[6]通过湿法包覆将TiO2引入NCM622样品的二次粒子表面㊂TiO2与残留的锂化合物反应生成Li2TiO3并充当隔离层,减少了副反应的发生㊂此外,通过该方法还获得了从外到内不同Ti4+浓度的扩散层,这不仅强化了初级粒子,减少了随机取向晶粒之间的间隙,所提供的包覆层还有助于将Ti4+扩散到NCM622的晶格中,从而增加了晶格层间距,使随后的Li+迁移更加容易,迁移速率有所增加,并且机械强度和界面稳定性也会更高㊂因此,NCM622样品的循环稳定性得到增强㊂WO3具有较高的电子电导率(1.76S㊃cm-1),且作为酸性氧化物,其具有更好的耐HF蚀性㊂此外,WO3还可以和锂化合物反应,有助于消除部分残留在NCM材料表面上的碱性化合物㊂Gan等[7]将一定量的WO3溶解在H2O2中,并将其分散在无24㊀第3期李㊀静,等:锂离子电池高镍三元正极材料表面改性研究进展水乙醇中,然后再和NCM811混合蒸发高温烧结,形成WO3包覆㊂研究结果表明,WO3包覆改性在一定程度上降低了NCM811的极化,提高了NCM811的倍率和循环性能㊂此外,SiO2由于具有电化学活性低㊁储量丰富㊁环境友好㊁价格低廉等优点而备受人们关注㊂其同样可以与HF反应,保护正极颗粒免受电解液的侵蚀,缓解循环过程中的表面结构退化㊂Li等[8]采用静电引力法,通过调整SiO2溶胶悬浮体与NCM715之间的电动电位,将SiO2溶胶均匀吸附在NCM715表面,然后经过热处理形成SiO2包覆层㊂NCM715表面的SiO2包覆层减少了电解液与正极之间的反应,保护了电极的层状结构,减小了界面阻抗,即使在4.5V的高截止电压下,依然能表现出良好的电化学稳定性㊂1.2㊀金属氟化物包覆材料最主要的金属氟化物包覆材料是AlF3㊂AlF3包覆层可以通过缓解晶格膨胀来抑制循环过程中的锂镍混排和锂损失㊂此外,它还可以抑制高镍三元材料在储存过程中表面残碱的产生,提高高镍三元材料与电解质之间的界面稳定性㊂传统的干法或湿法构筑的包覆层对层结构的厚度和保形性的可控性较小,因此包覆层通常是不均匀的,这会导致电极的离子和电子传输阻力增加㊂原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术是一种先进的构建包覆层技术㊂此技术可以在具有较高比表面积的基材上沉积薄膜,即使几何形状不规则,也可以精确控制其沉积厚度,保证沉积的均匀性㊂Yang等[9]使用三甲基铝和HF-吡啶作为前驱体材料,然后利用ALD技术在NCM811表面上均匀地形成AlF3纳米包覆层㊂结果表明,AlF3保护层抑制了锂镍混排,稳定了NCM811的结构㊂Li等[10]通过溶液法成功合成了AlF3包覆的Li[Ni0.80Co0.15Al0.05]O2,制备过程中首先将原始的Li[Ni0.80Co0.15Al0.05]O2粉末浸入Al(NO3)3稀溶液中,然后逐滴加入NH4F溶液,通过沉淀反应形成不同包覆厚度的AlF3㊂与原始Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2相比,0.5%AlF3包覆层样品在不同测试温度下均表现出较高的容量保持率和倍率性能㊂1.3㊀金属磷酸盐包覆材料金属磷酸盐包覆材料主要有AlPO4㊁MnPO4等㊂金属磷酸盐在界面附近有转化成非晶态的趋势,这个过程可抑制相变的发生,使三元材料内部和界面处的结构更加稳定,提高材料的循环稳定性㊂Tang等[11]通过简单的干混和煅烧,成功合成了AlPO4改性的NCM622㊂研究结果表明,在NCM622表面上Al和P的存在形式分别是LiAlO2和Li3PO4,它们是由AlPO4和NCM622在煅烧过程中发生化学反应产生的㊂Al取代Ni位生成LiAlO2和Li3PO4包覆层,共同稳定了NCM622的结构㊂尽管与原始NCM622相比,在0.1C倍率时初始放电比容量有所降低,但是AlPO4提高了循环性能并缓解了高温状态下的晶格应变,提升了材料的结构稳定性,降低了微裂纹的产生㊂Liu等[12]也将AlPO4在NCM811正极材料上形成Li3PO4-LiAlO2包覆层,并研究了不同AlPO4包覆量对样品的改性㊂NCM811表面形成的Li3PO4-LiAlO2保护层不仅可以减轻表面附近的层状结构退化生成盐岩相,还可以防止HF和H2O对本体材料的侵蚀,从而使材料的结构更加稳定㊂Wu等[13]首次将非水溶液中的成膜工艺用于三元正极材料AlPO4的改性,这种方法克服了沉淀方法中包覆层不均匀的难点㊂AlPO4质量分数可控制在0.2%,这远低于之前大多数文献中的含量,超薄包覆层可以最大限度地减少包覆层的形成对Li+扩散速率㊁电子电导率和能量密度的影响,但较薄的包覆层也更容易消耗殆尽㊂2㊀离子/电子电导性材料2.1㊀离子电导性材料高镍三元正极材料的倍率性能较差,主要源于Li+在层状结构中的二维扩散通路和阻碍Li+扩散的锂镍混排,这些因素限制了它们在高功率密度领域的应用㊂Huang等[14]通过溶胶-凝胶法将Li2MnO3纳米域引入初级NCM811颗粒的层状结构中,并在这种集成结构中构建许多域边界,从而形成三维离子扩散网络,Li2MnO3包覆NCM811样品的TEM图和选区电子衍射图如图2所示㊂在这种体系中,由于颗粒尺寸减小诱导出了中空结构,增加了Li+的迁移速率,同时Li2MnO3纳米域整合到NCM811基体中,阻碍了锂镍混排的形成㊂上述因素共同促成了Li+的快速传输,从而提高了NCM811的倍率性能㊂LiAlO2具有优异的Li+传输性能㊂LiAlO2包覆层不仅可以稳定正极和电解质之间的界面结构,而且由于其提供了良好的Li+脱嵌过程的传输网络,可以显著提高电化学性能㊂Tang等[15]设计了一种通过蚀刻诱导包覆层策略,在高镍NCM811正极材料上形成γ-LiAlO2保护层和Li+导电性包覆层,以提34郑州大学学报(理学版)第56卷图2㊀Li2MnO3包覆NCM811样品的TEM图和选区电子衍射图[14]Figure2㊀TEM images and selected area electrondiffraction pattern of Li2MnO3-coated NCM811[14]高其电化学性能㊂性能提升主要是由于Al3+扩散到NCM811的晶格内部,可以减轻锂镍混排并增强结构稳定性㊂LiAlO2包覆层为Li+提供了良好的传输网络,提高了结构稳定性并防止核心材料受到电解液的侵蚀㊂Li2TiO3具有较宽的工作电压㊁较高的热稳定性和快速的Li+传输动力学,被认为是有效的用于三元正极表面修饰的包覆层材料㊂He等[16]提出一种新型的Li2TiO3纳米颗粒包覆层,避免了Ti4+的掺杂造成的锂镍混排过程的恶化㊂纳米Li2TiO3包覆的NCA8155显示出几乎没有变化的形貌结构和较低的表面残碱,因此Li2TiO3包覆层显著提升了循环稳定性和倍率性能㊂最优异的表面包覆层不仅能通过阻断电解质和电极表面上高活性阳离子之间的物理接触来解决不稳定性问题,还能稳定电极中晶格氧离子,改善Li+的迁移率㊂Wang等[17]提出了一种直接调控策略,用于适应固相中的高活性阳离子㊂通过利用锂镧镍氧双离子导体(层状钙钛矿La4NiLiO8)包覆层中稳定的氧空位和间隙,显著抑制了表面晶格氧离子的活性,抑制了晶格中的氧释放以及不可逆相变和晶间机械裂纹㊂同时,引入的双离子导体还可以改善Li+在颗粒表面的扩散动力学和材料本体的电子导电性㊂另外,Li等[18]首次采用简单的一步法制备了结构和界面可靠的B掺杂和La4NiLiO8包覆改性的NCM811正极㊂La4NiLiO8包覆层可以防止电极遭受电解液的腐蚀,并提升Li+的传输动力学㊂此外, B掺杂可以有效地抑制有害的H2~H3相变,并将初级粒子的取向调整为径向排列,这阻碍了由于晶体各向异性导致的体积变化而引起的微裂纹产生㊂Yang等[19]通过一种简单的方法成功地制备了La和Al共掺杂和包覆改性的NCM811㊂XRD和XPS证实,La和Al不仅可以掺杂到NCM811本体中,而且可以在表面形成La2Li0.5Al0.5O4包覆层㊂高压电化学性能的提高主要归因于La和Al通过共掺杂增强了体相结构,形成的La2Li0.5Al0.5O4包覆层作为高T c超导氧化物,不仅促进了Li+的传输,而且保护了材料免受电解质的侵蚀㊂此外,残留的锂盐还能通过形成La2Li0.5Al0.5O4而被还原㊂电化学性能的提升表明,La2Li0.5Al0.5O4包覆层的改性和La-Al共掺杂是NCM811材料大规模工业化生产的一种有竞争力的方法㊂Wang等[20]引入晶体结构相似的钙钛矿相来 铆钉 层状结构的膨胀收缩,钉扎效应显著减轻了由于晶体结构的体积变化所带来的有害结构演变㊂与传统材料相比,每个循环中的晶格应变演变减少了近70%,这显著增强了二次颗粒的完整性,从而提高了电池的可逆循环性能㊂这种应变抑制方法拓宽了晶格工程的应用前景,以释放锂嵌(脱)产生的应变,并为开发具有长寿命的高能量密度正极铺平道路㊂Wang等[21]提出一种利用富锂和富锰层状氧化物(lithium-and manganese-rich layered oxide,LMR)的低应变材料在富镍层状氧化物(nickel-rich lay-ered oxide,NLO)正极上重建稳定表面的策略㊂新的表面结构不仅由梯度结构组成,而且形成了丰富的氧空位和阳离子有序的缺陷结构,这种结构可以同时提升Li+的扩散速率并在锂嵌(脱)过程中稳定晶体结构㊂NLO中的这些特征显著改善了电化学性能,特别是在高压循环下的稳定性㊂Tan等[22]通过在NCM811的层状相中引入尖晶石状榫卯结构,可以显著抑制正极材料中不利的体积变化㊂同时,该榫卯结构对Li+的快速传输起到了类似高速公路的作用㊂此外,具有榫卯结构的颗粒通常以最稳定的(003)面终止㊂该工作提供了一种可行的晶格工程,以解决NLO的稳定性和低首次库仑效率的问题,并有助于实现具有高能量密度和长耐久性的锂离子电池㊂Cai等[23]提出了高压诱导析氧的理论,并报道了一种镧系化过程,以调节正极材料的近表面结构,并将这种超越传统的表面修饰推广到贫钴/无钴高44㊀第3期李㊀静,等:锂离子电池高镍三元正极材料表面改性研究进展能量密度层状正极中,证明了有效的表面钝化抑制了表面降解和改善了电化学性能,高压循环稳定性大大增强,最高可达4.8V(相对于Li+/Li)㊂所设计的表面相在高电压下抑制了析氧反应㊂表明通过高氧活性钝化㊁选择性化学合金化和使用湿化学的应变工程进行改性,能获得高性能层状氧化物正极材料㊂Yang等[24]制备了Li0.5La2Al0.5O4(LLAO)原位包覆层和Mn离子补偿掺杂的多层LiNi0.82Co0.14Al0.04O2㊂XRD精修表明,La-Mn协同改性可以实现适当的锂镍混排㊂计算结果和原位XRD分析表明,LLAO包覆层能够有效地抑制二次颗粒中的机械裂纹,这得益于内部晶体应变被抑制㊂测试结果表明,LLAO-Mn改性的循环后的正极具有更完整的形貌,与电解液的副反应更少㊂进一步研究了气体析出时的正极电解质界面,表明NCA-LM2比NCA-P释放更少的CO2,从而达到更稳定的表面㊂2.2㊀电子电导性材料石墨烯具有大的比表面积㊁优异的电子导电性和机械性能,其化学性质稳定㊂石墨烯的引入可以有效地提高电极材料表面的电子电导率㊁电容性能等㊂Luo等[25]通过模板自组装法制备了一种具有三维纳米结构的NCA8155/石墨烯复合材料(G-NCA8155)㊂首先将制备的石墨烯溶在无水乙醇中,在大功率超声搅拌下形成均匀的石墨烯分散液,然后把NCA8155粉末加入上述溶液中,将混合物轻微超声搅拌自组装,透析㊁干燥后得到G-NCA8155㊂石墨烯三维网络增加了材料的比表面积,同时协同效应能够提高电子导电性和稳定晶体结构,从而显著提高倍率性能和循环稳定性㊂Tian等[26]通过共沉淀和水热反应制备了一种具有独特结构的三维多孔石墨烯气凝胶包裹的NCM622纳米颗粒(NCM@GA)㊂由于其高导电性和大量相互交织的开放孔结构,自组装后的石墨烯气凝胶网络可以极大地加快电子和离子的传输速率,提升电化学反应动力学㊂此外,分散良好的NCM622纳米颗粒可以提供更大的电极-电解质界面并促进Li+的快速传输㊂因此,三维导电结构和分散良好的纳米粒子的协同作用可以有效地增强NCM@GA材料的电化学性能㊂Liu等[27]用蔗糖和葡萄糖作为碳料,在NCA8155表面构建纳米碳包覆层㊂结果表明,以蔗糖为碳源构建的包覆层具有更好的电化学性能㊂原因是葡萄糖碳化后形成的包覆层较致密,而蔗糖形成的包覆层相对疏松,内部分布着尺寸较大的孔结构㊂这样的碳包覆层具有较大的比表面积,有利于电解液的浸润,同时也有利于Li+的脱嵌和迁移,并能减缓电解液对本体材料的侵蚀㊂Cao等[28]制备了集聚苯胺(PANI)优异的电子导电性和聚乙二醇(PEG)的高离子导电性于一体的双功能导电聚合物,用于NCM811材料的表面改性,获得高性能NCM@PANI-PEG复合材料㊂具有高弹性和高柔韧性的PANI-PEG聚合物在减轻循环过程中NCM811材料的体积收缩和膨胀方面发挥着至关重要的作用㊂过渡金属的溶解是由电解液分解产生的HF腐蚀引起的,这会对电化学性能产生不利的影响㊂在相同的储存时间下,表面改性电极中Ni㊁Co和Mn过渡金属的溶解量均低于未修饰的电极㊂包覆到NCM811颗粒表面的PANI-PEG保护层提供了物理屏障,以防止正极材料被HF侵蚀,从而抑制过渡金属的溶解,进而提高主体材料在高温下的循环稳定性㊂苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)是一种具有高化学稳定性的N型有机半导体材料㊂PTCDA的高电子亲和力(约3.6eV)导致附加负电荷更容易稳定化,为黏附石墨烯提供了理论基础㊂从结构上看,PTCDA分子为二维共轭π电子体系,其所携带的苯环与石墨烯的六方结构是一致的㊂Ning等[29]在PTCDA的作用下,通过简单的物理混合来制备均匀的rGO包覆的NCM811(PG-NCM)材料㊂在使用PG-NCM作为正极材料时,rGO纳米片和PTCDA的协同作用可以提供更好的电子导电性和更稳定的电极-电解质界面㊂特别是P1G1-NCM(仅含质量分数1.0%的添加剂)在所有样品中表现最佳,在1C 倍率下达到了194.1mAh㊃g-1的放电比容量,在循环100次后容量保持率为92.8%,并且在高倍率下性能也得到了提升(10C倍率下放电比容量达到122.1mAh㊃g-1)㊂3㊀复合包覆材料3.1㊀电子电导性材料和金属氧化物复合包覆通过电子电导性材料和金属氧化物复合包覆层可以同时改善正极材料的导电性和结构稳定性㊂在这种方法中,其中一种成分可以通过保护表面免受不需要的副反应来提高循环性能,而另一种成分则提升了电子导电性能,提高了放电比容量㊂Y2O3作为包覆剂,使用石墨烯作为导电添加剂㊂Y2O3属于稀土元素氧化物,具有很高的热稳定性㊂Loghavi等[30]通过湿法化学煅烧的方法用Y2O354郑州大学学报(理学版)第56卷修饰NCA811正极材料,并将制备的材料与石墨烯机械混合㊂电化学性能测试表明,NCA811㊁Y 2O 3/NCA811和石墨烯/Y 2O 3/NCA811材料在2C 倍率下分别提供109㊁136和164mAh ㊃g -1的放电比容量㊂石墨烯/Y 2O 3/NCA811材料在100次循环后(0.5C)依旧拥有180mAh㊃g-1的放电比容量,而原始NCA811仅提供了87mAh ㊃g -1的放电比容量㊂3.2㊀离子电导性和电子电导性材料复合包覆在材料表面构建一种具有高离子和电子导电性的双功能包覆层,可以提高电池在循环过程和离子储存过程中的稳定性㊂本体材料㊁离子包覆材料㊁电子包覆材料和电解质共同形成了四相正极-电解质界面,这对容量保持率的大幅度提高起到了关键作用㊂Yang 等[31]在NCM811表面构建了具有高离子和电子电导率的多功能包覆层,以提高电池在循环过程中的稳定性㊂磷酸与原始NCM811上残留的锂盐发生反应,形成具有碳纳米管穿透的Li 3PO 4包覆层,具有高离子和电子导电性㊂NCM811㊁Li 3PO 4㊁CNT 和电解质共同形成四相正极-电解质界面,这对提高容量保持率起到关键作用,在0.5C 倍率下循环500次后,容量保持率从原始的50.3%提高到84.8%㊂改进后的NCM811在高截止电压4.5V㊁高温55ħ和10C 倍率下依旧具有出色的电化学性能㊂此外,在高湿度空气中暴露2周后,它还可以在500次循环后提供154.2mAh㊃g -1的放电比容量㊂CNT-LPO-NCM 的机理示意图和循环性能如图3所示㊂图3㊀CNT-LPO-NCM 的机理示意图和循环性能[31]Figure 3㊀Schematic diagram of mechanism and cycling performance of CNT-LPO-NCM [31]为了提高锂离子电池正极材料的离子和电子导电性,Na 等[32]提出一种具有高离子导体Li 1.3Al 0.3Ti 1.7[PO 4]3(LATP )和高电子导体多壁碳纳米管的Li 1.03(Ni 0.88Co 0.08Mn 0.04)O 2正极材料的表面改性,LATP 粉末使用改进的Pechini 方法制备而成㊂表面改性的高镍NCM 电极,其表面高离子和电子导电网络能够实现Li +和电子的快速传输,从而显著增强充放电循环期间的电化学性能㊂3.3㊀离子电导性材料和金属氧化物复合包覆金属氧化物可以保护材料免受电解液的侵蚀,金属氧化物包覆层可以提高材料界面结构的稳定性,提升电池的循环性能㊂离子电导性材料包覆层可以增强Li +的传输能力,提高电池的倍率性能㊂离子电导性材料和金属氧化物复合包覆层可以同时提高电池的容量保持率和倍率性能㊂Maiti 等[33]采用了一种简单有效的ALD 包覆策略,用Al 2O 3㊁Li 5AlO 4和Na 5AlO 4对NCM424粉末材料进行表面包覆,从而提高了其氧化还原活性,抑制不可逆的氧从晶格中释放出来㊂在1C 倍率下超过400次循环后,未包覆的NCM424材料的放电比容量仅有63mAh ㊃g -1,而具有复合包覆层的NCM424材料显示出大约两倍的放电比容量㊂通过XPS 光谱和电压分布进行分析,得出了改性后的NCM424材料的表面锰从四价态部分还原到较低的价态㊂根据研究结果,在有ALD 包覆层的情况下,表面锰的还原可能是由于三甲基铝挥发性物质通过其在正极材料表面的分解反应与它们接触而发生的㊂这项工作的关键发现是,与所有包覆的正极材料相比,通过阳离子氧化(Ni 2+/Ni 4+,Co 3+/Co 4+)传递的电荷容量和经过阴离子氧化证实的电荷容量均略低于未包覆材料㊂该发现可能与NCM424颗粒表面包覆层上形成的修饰电极-电解质界面有关㊂4㊀结语高镍三元正极材料因其具有高能量密度而备受科研人员关注㊂然而,这些材料存在着一系列问题,如对空气敏感㊁与电解液反应㊁阳离子混排㊁晶格氧析出㊁过渡金属离子迁出以及微裂纹形成等,这些问题限制了高镍三元正极材料的应用与发展㊂包覆是高镍三元正极材料表面改性的重要方法㊂常用的包覆材料有电化学惰性材料㊁离子电导性材料㊁电子电导性材料㊂在此基础上发展到复合包覆,常见的复合包覆有电子电导性材料和金属氧化物复合包覆㊁离子电导性和电子电导性材料复合包覆㊁离子电导性材料和金属氧化物复合包覆㊂包覆材料不仅可以保护材料表面和提高材料的结构稳定性,还可以提高离子或电子的传输能力,提高材料的电化学性能㊂64。
锂离子电池三元正极材料研究现状
锂离子电池三元正极材料研究现状摘要：如今，我国在新能源汽车领域的研究不断深入，目前已经取得一定研究成果。
对于新能源汽车来说，锂离子电池是非常重要的组成部分，其对新能源汽车的发展起到了决定性作用。
为提升锂离子电池性能，国内外都在对其材料进行研究探索。
本文就锂离子电池三元正极材料的发展现状进行了分析，并阐述了三元正极材料的未来发展方向，以期为锂离子电池三元正极材料的发展提供相关参考。
关键词：锂离子电池；三元正极材料;新能源引言能源是人类赖以生存的前提基础，如今全球能源都在不断减少，人们在发展过程中也逐渐意识到了节约能源的重要性，能源危机意识在不断提高。
如果想要实现可持续性的发展，则需对现有的生产方式和生活方式进行优化，减少对于能源的依赖度，通过节约能源的方式来推进社会的发展及进步。
如今人们的生活水平在不断提高，与环境间的矛盾问题也越发突出。
人们在发展过程中致力于实现与环境的和谐发展，因此十分注重对新能源领域的研究。
锂离子电池作为推进新能源汽车发展的重要因素，一直以来都备受人们关注。
1、三元正极材料的现状分析我国对三元正极材料的研究时间并不长，从2016年起，才正式对该领域有深入的研究。
根据相关调查研究显示，发展到2018年的时候，锂离子三元正极材料的生产量相较往年增长了15%，由此可见，2018年是三元正极材料发展的迅猛期。
研究生产三元正极材料的企业也逐渐走向正规，无论是发展规模还是生产模式都逐渐规范成熟。
2019年，我国提出了关于推广新能源汽车的相关财政补贴通告，通告中明确表示，补贴标准会进行减少，在补贴减少的情况下，企业在发展过程中的获利就会减少，企业的研究及生产成本会不断增加。
在该种背景下，以三元正极材料制定的锂离子电池被应用在新能源汽车生产的比例降低了40%，虽然新能源汽车的产量有所下降，但是汽车的销量却逐渐攀升。
之所以会出现该种发展情况，是因为人们的环保意识在不断提高，新能源汽车以其自身具备的多方面优势受到了人们的喜爱，由此可见，新能源汽车具有良好的发展前景。
锂离子电池三元正极材料研究及应用进展
锂离子电池三元正极材料研究及应用进展一、引言随着移动电子设备和新能源汽车的普及，锂离子电池作为一种高能量密度、环保、长寿命的电池，已成为主流电池之一。
其中，三元正极材料是锂离子电池中最重要的组成部分之一，其性能直接影响到锂离子电池的性能。
因此，对于三元正极材料的研究具有重要意义。
二、三元正极材料的基本结构和性质三元正极材料主要由LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2等组成。
其中，LiCoO2具有较高的比容量和较好的循环稳定性；LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有更高的比容量和更好的倍率性能；而LiNi0.8Co0.15Al0.05O2则具有更好的安全性能。
三、三元正极材料的研究进展1. 纳米化改性通过纳米化改性可以增加三元正极材料表面积，提高其反应活性，并且可以减少材料颗粒之间的距离，提高离子传输速率。
目前，采用的纳米化改性方法主要包括机械法、溶胶-凝胶法和水热法等。
2. 共掺杂共掺杂是指在三元正极材料中加入多种金属离子，以提高其电化学性能。
目前，常用的共掺杂元素有Li、Mg、Zr、Ti等。
3. 表面涂层通过表面涂层可以有效地防止三元正极材料的表面氧化和结构破坏，并且可以提高其循环稳定性和倍率性能。
目前，采用的表面涂层方法主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法和溶胶-凝胶法等。
四、三元正极材料的应用进展目前，三元正极材料已广泛应用于移动电子设备、电动工具和新能源汽车等领域。
其中，在新能源汽车领域中，三元正极材料已成为主流电池之一，并且在安全性能和循环寿命方面已经得到了很大的改善。
五、结论随着科技的不断发展，对于三元正极材料的研究也在不断深入。
未来，三元正极材料的研究将更加注重其安全性能、循环稳定性和倍率性能的提高，以满足新能源汽车等领域对于高性能电池的需求。
材料科学进展论文-锂离子电池-新能源【范本模板】
《材料科学进展》课程论文论文题目：锂离子电池三元复合正极材料的研究进展学生姓名: ＊＊＊专业班级： *＊* 学号： *＊* 指导老师：***锂离子电池三元复合正极材料的研究进展摘要:本论文对锂离子电池进行简要介绍，详细综述了锂离子电池三元复合正极材料结构,制备方法，改性及应用的安全性，并展望了锂离子电池未来的发展前景.关键词：锂离子电池三元复合正极材料改性安全性Reviews on the cathode material of lithium-ionbattery ternary complexAbstract：This paper makes a brief introduction on lithium—ion battery,and over—views the structure，preparation methd,modification and the security of application about the ternary complex cathode materi al of lithium—ion in detail。
Finally, there are some prospects for the development of lithium-ion battery。
Key words：lithium-ion battery；ternary complex；cathodematerial;modification；security1前言“十二五”期间，得益于新能源汽车、新能源建设的高调运行，“锂离子电池"题材仍然保持着较高的热忱。
锂离子电池性能优越，用途广泛，前景最为广阔.相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池，锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应、循环寿命长和无环境污染等特点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑和其他便携式电子设备中.锂离子电池的综合性能与电池材料的性能密切相关，其发展历程总是伴随着电池材料的不断改进与创新.［1—3]1。
高镍三元层状锂离子电池正极材料:研究进展、挑战及改善策略
高镍三元层状锂离子电池正极材料：研究进展、挑战及改善策略栗志展;秦金磊;梁嘉宁;李峥嵘;王瑞;王得丽【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2022(11)9【摘要】随着锂离子电池在新能源汽车领域应用逐步扩大,续航里程成为制约新能源汽车发展的关键因素,提高锂离子电池的能量密度是解决续航焦虑的有效途径,高镍三元层状材料具有比容量高、成本低及安全性相对较好等优点,被认为是最具前景的高比能锂离子电池正极材料之一。
然而,随着三元层状材料中镍含量提高,其循环稳定性和热稳定性显著下降。
本工作回顾了锂离子电池正极材料的发展历程,分析了三元层状材料向高镍方向发展的必要性;基于高镍三元层状正极材料的研究现状对当前高镍三元层状材料存在的挑战进行了总结,从阳离子混排、结构退化、微裂纹、表面副反应、热稳定性多个方面综合分析了材料的失效机制;针对高镍三元层状材料存在的问题,综述了表面涂层、元素掺杂、单晶结构以及浓度梯度设计等方面的改性策略,重点探讨了各种改善策略的研究进展以及对高镍三元层状材料电化学性能的影响机理;最后归纳了上述改善策略的特点,基于单一改善策略的优势和不同改善策略的耦合效应,展望了高镍三元层状材料改善策略的发展方向,并提出了多重改善策略协同应用的可行性方案。
【总页数】21页(P2900-2920)【作者】栗志展;秦金磊;梁嘉宁;李峥嵘;王瑞;王得丽【作者单位】华中科技大学化学与化工学院【正文语种】中文【中图分类】TM912【相关文献】1.锂离子电池三元层状氧化物正极材料的r研究进展2.锂离子电池用层状高镍正极材料的研究进展3.高镍系三元层状氧化物正极材料容量衰减机理的研究进展4.锂离子电池高镍三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的改性研究进展5.锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锂离子电池正极材料研究进展
锂离子电池正极材料研究进展摘要：针对锂离子电池而言，在很大程度上其能否是实现持续提高性能，主要受限于正极材料。
对此，本文将简要分析正极材料的有关研究进展。
关键词：研究进展；正极材料；锂电池引言：锂离子电池以往所采用正极材料，当前在此方面的研究愈发成熟，可依然有一些瓶颈问题无法克服。
面对这样的情况，进行廉价、新型正极材料的研发，已经成为一大热点研究课题。
一、研究进展分析（一）镍钴铝酸锂三元材料，其所呈现的晶体结构和类似，从属于型空间点群。
类似于，用于锂电池的正极材料，在一定程度上电化学性直接和所含过渡金属相关，当中含量较高的为材料到来更高容量；主要发挥促进材料结构稳定的作用，同时还能有效避免阳离子混排；虽然没有电化学活性，可是依然在材料结构稳定方面起到重要作用。
材料即使循环性能优良，而且当前已经成功运用于到电动汽车产业，目前依旧有一些技术问题需要处理，比如纯相结构获得难度大、较低的充电效率、不理想的高温性能等。
材料常见的改性方法体现出在物理性能、电化学性能上。
前者基本原理为将现有生产工艺优化，例如搅拌的速度及方式、原材料浓度以及烧结时间等；后者基本原理针对材料实施表面改性、离子掺杂等方法，促进其电子、离子原有的导电能力与传输能力提高，由此使得电化学性能增强。
例如以固相反应进行材料制备，并且能够在表面均匀裹挟保护膜，通过这样的做法，正极材料避免由于和电解液过度接触而出现副反应，在温度是、时，通过检测得到其放电比容量超过，在1C下经过100次循环能达到超过63%的容量保持率。
也有研究人员通过固相低温烧结在纳米材料中掺入F元素，让其一部分用于氧原子的取替，在一定程度上表面离子降低原本含量，让其在高温、高倍率等条件下的循环性能均显著提高。
1.镍钴锰酸锂2.材料用作正极材料，其可以在实际放电中拥有更稳定的结构，一方面避免效应的发生，另一方面拥有更高的比容量高的同时相比成本更低，但存在的不足是电子较低的电导率以及振实密度等。
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锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展（中山大学化学与化学工程学院广州510275）摘要为改进锂离子电池的性能，化学家们一直致力于电极材料的研究。
其中，正极材料的研究更是重中之重，各种正极材料层出不穷，而层状结构三元正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2因为具有较高的可逆容量、循环性能好、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本等优点，近年来成为研究热点。
本文主要简介其结构特点与电化学特性，并综述其制备方法的改良和改性手段，并分析该材料目前存在的问题和对其未来发展做一个设想。
关键词锂离子电池层状结构LiNi x Co y Mn1-x-y O2 研究进展Research progress in layered structural ternary cathode materials forlithium ion batteriesAbstract To improve the properties of Li-ion Battery, the chemist have been working for suitable electrode materials. Among them, the study of cathode materials is a top priority. There are a variety of cathode material. And in recent years, Layered Structural LiNi x Co y Mn1-x-y O2 as a cathode has been a hot topic, because it has a lot of advantages, such as, it has a high reversible capacity, good cycle performance, structural stability, thermal stability and relatively low cost, etc. This paper is about the introduction of its structural features and electrochemical characteristics, as well as a review of the improvement and modification means of their preparation. Finally, there are analysis of the existing problems of the materials and a vision of its future development.Key words lithium ion batteries; layered structure; LiNi x Co y Mn1-x-y O2; research progress1.引言锂离子电池的具有工作电压高、能量密度高、自放电效率低、循环寿命长、无记忆效应和环保等优点，因此广泛应用于生产生活中。
但同时，锂离子电池也存在快充放电性能差、大电流放电特性不理想、价格偏高、过充放电较危险等缺点，为解决上述问题，科学家们一直专注于电池材料的研究。
其中，又以正极材料最为重要，因为正极材料在充放电过程中提供锂源，包括正负极嵌锂化合物往复嵌入/脱嵌所需要的锂，以及负极材料表面形成钝化膜所需的锂。
正极材料决定着电池安全、电化学性能（能量密度、倍率充放电性能、高低温充放电性能、循环能力）和价格等关键因素。
[1]因此对正极材料的要求非常严格：比能量高、比功率大、自放电少、价格低廉、使用寿命长、安全性好，以适用各方面的要求。
所以对于正极材料的研究一直没有停止，目前，应用较广的正极材料有：层状结构材料LiCoO2、LiNiO2正极材料、LiMn2O4材料、LiFePO4等。
这些材料各有各的优缺点，例如，层状结构材料LiCoO2作为正极材料的锂电池，具有工作电压高、放电平稳等优点，但也存在资源匮乏、污染环境等缺点。
与LiCoO2相比，LiNiO2因价格便宜且具有高的可逆容量，被认为最有希望成为第二代商品锂离子电池材。
LiNiO2的理论比容量为274mAh/g，实际可达到180mAh/g以上，远高于LiCoO2，具有价廉、无毒，等优点，不存在过充电现象。
但它作为正极材料，也存在制备困难、结构不稳定，易生成Li1-y Ni1+y O2等问题。
其他较为常见的正极材料也存在各自的优缺点，在此不赘述。
任何材料都存在正反两面，我们没办法找到完美的材料，但是我们可以寻找尽可能适合我们要求的材料。
而层状结构三元正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2是现在较为热门的研究材料。
因为它具有较高的可逆容量、循环性能好、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本等优点[2]。
本文主要简介其结构特点与电化学特性，并综述其制备方法的改良和改性手段，并分析该材料目前存在的问题和对其未来发展做一个设想。
表1 常见正极材料及其性能比较[30]2.结构特点与电化学性质层状结构三元正极材料LiNi x Co y Mn1-x-y O2最早出现在人们视野中是在1998年，Liu[3]等用Co、Mn取代LiNiO2中的Ni，用氢氧化物共沉淀法制备了LiNi1-x-y Co x Mn y O2系列材料，发现该材料的电化学性能比LiNiO2更为优异，十分适合作为电极材料。
常见的的三元材料有：LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等，其研究者以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为例,研究了三元正极材料的结构、电化学特性等性质。
层状结构三元体系正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有与LiCoO2相似的α-NaFeO2结构，R-3m空间群，三方晶系，其晶体结构如图1[4]所示。
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中，O2-离子占据立方紧密堆积结构中阵点的位置，Li+和过渡金属离子则占据密堆积结构中的八面体空位，且交替排列在立方密堆积结构的（111）面上，分别位于3a和3b位置，O2-离子位于6c位置。
图 1 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构示意图2 锂镍混排结构示意图另外，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的理论比容量高达277.8 mAh/g。
在充放电的过程中，氧化还原电对Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+具有电化学活性，而Mn4+是电化学惰性的，只是起到稳定材料结构的作用，Co3+的存在抑制了锂镍阳离子的混排。
[2]3.制备方法及制备条件优化制备方法对于锂离子电池材料的性能影响很大。
目前较为常用的层状结构三元正极材料的制备方法主要有高温固相法[5.6.7]、共沉淀法[8-14]、溶胶凝胶法等。
商用层状结构三元正极材料的制备，则主要是先通过共沉淀法合成前驱体，再混合锂源高温烧结得到产品。
3.1 高温固相法及其条件优化固相法是一种传统的制粉工艺，一般需要在高温下进行，该法制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，但其缺点也十分显著，如能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质等。
Ohzuku[5]首次采用此法以LiOH·H2O、CoCO3、(Ni+Mn)(OH)2为原料，空气中1000℃烧结15h，首次合成出具有电化学性能的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2化合物。
但因为其严重的缺点，基本上已经很少单独应用，主要是与共沉淀法联合应用。
但是也有不少人致力于改善条件或对样品进行前处理等以使得产品较为均匀。
如郭瑞等[6]采用球磨法来辅助高温固相法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；他们在高温煅烧前对初始反应物进行球磨活化, 可使反应物混合更加均匀, 合成后产物的颗粒粒径分布窄, 而且具有成本相对较低的优点；而孙学义等[7]则先用采用喷雾干燥将浆料快速干燥，防止浆料在干燥过程中出现分层，引起成份分布不均；再用高温固相法合成目标产物。
另外，赵瑞瑞等[8]采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li OH作为锂源合成的材料与采用其他锂源相比,具有较好的层状结构和电化学性能.该材料在0.1C倍率下的首次充放电容量和库伦效率较高(172.7 mAh/g,89.08%),在0.5C、1C倍率下循环50次后,材料的放电容量仍保持在144.5 mAh/g和136.2 mAh/g。
而张延亮等[9]研究了摩尔比对材料性能的影响。
以CH3COOLi·2H2O、Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O为原料，采用高温固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
采用Ｘ射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构和形貌进行了表征，用恒电流充放电测试系统测试材料的电化学性能。
实验结果表明，结果表明：在该实验条件下，Li/(Ni+Co+Mn)摩尔比为1.1:1的样品的阳离子混排程度最低。
电化学性能结果表明：随着Li/(Ni+Co+Mn)摩尔比的增加，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次充放电比容量及效率皆是增大至最大值，然后再减小。
而其循42次后的放电比容量的保持率却随着Li/(Ni+Co+Mn)比值的增加而增加。
这说明在同一焙烧条件下，Li/(Ni+Co+Mn)比值偏离其计量比时，对其电化学性能的影响较大，Li/(Ni+Co+Mn)比值小于计量比及大于计量比过多时都会恶化其电化学性能。
结果表明，Li/(Ni+Co+Mn)摩尔比值应在 1.1:1时最为合适。
充放电电压为2.6-4.6V，电流密度为0.1C循环3次，0.2C循环20次，0.5C循环20次，在Li/(Ni+Co+Mn)摩尔比为１．１︰１时合成的正极材料的首次放电比容量为181.5mAh/g,43次后的放电比容量为161.5 mAh/g，容量保持率为88.98%。
3.2 共沉淀法及其条件优化沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加入适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物，再将沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。
与传统固相法相比有以下优点：原料可以达到原子或分子级的计量混合，最终产物的形貌和粒径分布可精确控制，烧结温度和时间大幅降低。