1。4 Li[Ni0。5Co0。2Mn0。3]O2正极材料简介

1。4。1 Li[Ni0。5Co0。2Mn0。3]O2结构特性

Li(Ni-Co-Mn)O2系列材料由于热稳定性好，比容量高，循环性能好，被认为是一种理想的锂离子电池正极材料。相比LCO，LMO，LFP等材料，倍率性能相对更好，镍、锰储量以及价格方面也更有优势，成本也更低。自从2001年被科学家报道后，引起广泛关注和研究热潮。

研究人员发现，根据第一性原理和密态计算，确定了Li(Ni-Co-Mn)O2如下图所示层状超晶格模型。在充放电过程中，随着锂离子的脱嵌，过渡金属产生氧化还原反应的价态变化来进行电荷补偿。晶胞中，过渡金属与O形成MO6形成八面体结构，分布在过渡层中，Li离子填充在八面体层间，在这种复合结构下，Li离子具有二位扩散通道，保证了材料良好的离子电导率。

图1。1 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构模型（a）由R30°超晶格模型[Ni1/3Co1/3Mn1/3]层组成的模型；（b）CoO2，NiO2，MnO2层有序堆积的简单模型。

1。4。1 Li[Ni0。5Co0。2Mn0。3]O2合成方法

镍钻锰三元正极材料的合成对于材料的结构，形貌和电化学性能有很大的关系，良好的材料结构有利于材料循圳过程中结构的稳足，形貌以及粒径分布对于材料的振实密度有很大的影响，而这些因素最终会反映在材料电化学性能上去。为此，人们探索开发出了多种制备三元正极材料的方法，主要有共沉淀法、喷雾热解法、溶胶凝胶法、微乳液法、高温固相法等。

（1）共沉淀法：共沉淀法是让多种金属离子在一定条件下按照需要的计量比进行沉淀，并得到混合均一的共沉淀产物的合成方法。每种金属离子的沉淀速度不同，为了保证他们同时沉淀，我们除了需要选定合适的沉淀剂，还需要控制反应条件，如反应的pH、温度、搅拌速度、浓度、加料速度以及加料的方式等。目前三元材料的共沉淀法主要有氢氧化物、碳酸盐和草酸盐共沉淀法等。

（2）喷雾热解法：喷雾热解法合成的正极材料具有结晶度高、材料组成和结构均匀、材料的化学计量比误差小，同时在工业运用上具有操作简单，一步到位，可以连续进行大批量生产，其工艺流程通常包括前驱体溶液的配制，溶液雾化，液滴的干燥，热解和烧结过程以及尾气处理和产物收集等步骤。

（3）溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是为了解决高温固相反应法中反应物之间扩散和组成均匀性而发展起来的，这种方法通常包括水解、聚合、成胶、干燥脱水、烧结等步骤，通常此过程使用易于水解并形成高聚物网络的金属有机物或者金属盐溶液作为先驱物，此法的优点是原料各组分能够混合均匀、能够显著降低烧结温度、产物化学计量比偏差小、纯度高。

（4））乳液法：乳液法就是利用表面活性剂在溶液中形成的微小的颗粒作为“微反应器”，让反应在这些相互独立的反应器中进行，最终得到尺寸分布均匀，纳米尺寸的产物粒子。

（5）固相烧结法：固相烧结法就是将化学计量比的过渡金属草酸盐，乙酸盐，氧化物或者氢氧化物与锂盐进行混合，然后高温烧结得到烧结样品。固相烧结法操作简单，能够适应大规模工业化的要求。此法主要使用球磨等机械方式来进行原料的混合和细化，然而这种机械混料方式混合程度有限，烧结过程离子的扩散过程不容易进行，这就需要较高的烧结温度和较长的烧结时间，这就直接导致了能耗成本的增加，这与我国目前对于节能减排的环保要求不符，这需要人们思考如何降低烧结温度。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-