镍钴锰三元正极材料的概述以及烧结产业化进程
发布时间：2020.07.27
访问量：2388次
镍钴锰三元正极材料是由镍、钴、锰3种过渡金属元素组成的前驱体，与锂源(如碳酸锂、氢氧化锂等)在高温下烧结而成，其结构式为LiNi1-x-yCoxMnyO2(0<x<0.5, 0<y<0.5)，与LiCoO2具有相似的层状结构，属六方晶系，a-NaFeO2型岩盐结构，空间群为R-3m。
Lit占据3a位，过渡金属镍钴锰占据3b位，氧离子占据6c位。Ni、Co、Mn在材料中价态分别为+2、+3、+4价，均价为+3价，主要是镍钴参与氧化还原反应(Nif+Ni和Cot/Co+t)。镍元素属于活性物质，影响电池可逆容量;但Ni2t的半径(r (Ni2t)=0.69A)与Li+的半径(r (Lit)=0.76A)相差不大， 容易产生锂离子和镍离子的混排，影响锂离子的脱嵌，从而影响电池的循环与倍率性能。
钴元素能稳定层状结构，有效减少阳离子的混排，提高材料的导电性，便于深度放电，有利于提高电池的放电倍率;但是钴本身有毒而且属于稀缺金属，钴含量增加会增加电池制造成本。锰元素在体系中是Mn4+， 呈化学惰性起到稳定结构的作用，提高电池的安全性，价格便宜能降低电池制作成本;锰容易发生Jain-Teller效应，致使结构发生畸变破坏层状结构，锰含量过高还会降低电池克容量。因此，NCM三元材料综合了LiCoO2、 LiNiO2和LiMnO2三种材料的优点。三元正极材料理论容量约275~ ~278mAh/g， 按镍钴锰比例有多种不同的配方如: 424、111 (333) 、523、622、712、811 等，得到的实际容量有所不同。目前国内的产业化进程是424-→111 (333) -→523-→622， 国外的产业化进程是424-→111(333) - >523-→622- →811。 高镍、去钴化是NCM三元材料的必然趋势，需用凤谷连续烧结炉焙烧粉体材料，类似622、811型的高镍NCM三元材料是我国未来发展的主要方向。
全站导航
试验回转窑
电话咨询