當**元正極材料主要有三大發(fā)展趨勢：單晶化、高電壓化、高鎳化。發(fā)展單晶主要是為了提高電池的循環(huán)壽命，高鎳和高電壓主要是為了提高能量密度。

單晶方向，代表性的正極材料企業(yè)有振華新材等，高電壓方向有廈鎢新能、長遠鋰科等，高鎳方向有容百科技、當升科技等。各技術方向交叉發(fā)展，比如高鎳單晶，代表性企業(yè)容百科技等。

一、高鎳化：優(yōu)點

三元正極的第三大趨勢：高鎳化。高鎳化的主要目的是為了提高能量密度。從電子結構來看，鈷（Co）的eg軌道為空軌道，t2g軌道與氧（O）的2p軌道有較大重疊，深度脫鋰時容易析氧，出現結構塌陷。此外鈷的t2g軌道與氧的2p軌道形成π鍵，作用力較弱，電子易轉移。

鎳（Ni）的eg軌道與氧的2p軌道重疊非常小，因此理論上鎳的eg軌道上電子可以完全失去，鎳酸鋰的有效容量更高。對于錳，當鎳含量超過錳時，錳會轉變?yōu)?價形態(tài)存在，非常穩(wěn)定。一般而言，在NCM體系中，鈷含量越高，倍率性能越好；鎳含量越高，克容量越高；錳含量越高，結構越穩(wěn)定。一般8系三元的克容量可以做到超過200mAh/g。

與中低鎳材料相比，三元高鎳材料的鈷含量逐步減少，但是在導電性、鋰離子擴散性能等方面，也可以做的很好。電導率方面：NCM523為4.9×10-7s/cm，811可以做到1.7×10-5s/cm。 鋰離子擴散系數：5系可以做到10-10級別，8系可以做到10-8級別。

二、高鎳化：挑戰(zhàn)

與普通三元相比，高鎳三元材料性能更活潑，在應用中也帶來許多新的挑戰(zhàn)。（1）隨著鎳含量上升，三元正極材料熱穩(wěn)定性下降。（2）循環(huán)壽命下降。同樣的電解液配方體系等，高鎳三元循環(huán)性能可能會衰減的更****）高鎳材料在制備與存儲過程中，更容易與空氣中的水和CO2反應，生產LiOH和Li2CO3。進一步影響：正極漿料粘度大，涂布不均勻；與電解液反應；正極電阻增加等。

三、高鎳化：制備工藝

高鎳中的鎳主要以三價形態(tài)存在。鎳從鎳鹽到前驅體，都是以二價形態(tài)存在。在三元NCM材料中，當錳的含量較高時，Ni3++Mn3+→Ni2++Mn4+ ，大部分鎳是以2價形式存在（LiNi0.5Mn0.5O2）。但是在高鎳材料中，鎳主要以三價存在（ LiNiO2 ）。

二價鎳在空氣中難以被氧化成三價，帶來影響：（1）高鎳材料需要在氧氣的氣氛下燒結。（2）碳酸鋰高溫燒結會分解產生CO2，影響二價鎳氧化。（3）鋰源換成氫氧化鋰后對設備腐蝕大。高鎳材料，鎳含量越高，適宜的燒結溫度越低。

高鎳三元正極的主要制備流程和普通三元一樣，上游的前驅體制備，然后混料、燒結、破碎、表面處理等。高鎳三元制備中，前驅體共沉淀時需要堿性更強，鋰源一般用氫氧化鋰，燒結溫度更低，燒結氣氛氧氣，燒結完以后需要水洗和表面包覆等。

四、高鎳化：高鎳單晶

與高電壓化趨勢相同，在高鎳材料體系中，采用單晶顆粒，也非常具有潛力。（1）高鎳單晶，一般循環(huán)性能更好。（2）可以提高安全性。當鋰電池過充時，在晶界處會大量產生氧氣。采用單晶可以減少產氧，提高安全性。

五、高鎳化：高鎳高電壓

無論是高電壓方向，還是高鎳方向，主要目標都是為了提高正極材料的克容量。若將兩者結合，理論上正極材料的克容量可以達到更高的水平，但是在實際應用中可能面臨更大的挑戰(zhàn)。高鎳高電壓更難實現。高鎳三元材料在高電壓體系下，不**只是晶體結構的表面性能發(fā)生惡化，甚至晶體內部的結構也會發(fā)生惡化。

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