隨著新能源行業的迅猛發展,消費者對動力電池的要求隨之提高, 高鎳三元材料已經成為企業爭相佈局產能的熱門正極材料。然而,在實際應用過程中,其熱穩定性較差、與電解液易反應、大電流充電易升溫等問題引起眾業者關注。針對三元材料的不足,研究者對其進行材料結構設計、優化製備工藝、元素摻雜、表面包覆等。
單晶結構
目前三元正極主要生產方法為共沉澱-高溫固相法,通過共沉澱法制得前驅體,然後與鋰鹽混合燒結,便可得到產品。其顆粒通常為若干幾百納米的一次粒子組成的微米級球形二次顆粒。隨著電池使用時間的增加,一次粒子間的介面很容易產生微裂紋和粉化,導致電池迴圈穩定性和安全性下降。
單晶顆粒三元材料的優勢:可大幅度提高材料的顆粒強度和壓實密度;使材料在電池生產過程中易加工,經過輥壓不會發生變形或破碎,多次迴圈後能避免一次粒子界麵粉化;比表面積較小,減少了材料與電解液的接觸面,防止發生副反應,得以升高電池的電化學性能。
放射狀結構
二次顆粒三元材料繼承了前驅體內部結構特徵,即由內向外放射狀生長有利於燒結過程中鋰鹽在前驅體顆粒內的擴散,使反應更加充分,同時這種結構更穩定,電化學性能更好。
核殼結構
核殼結構由高比容量的內核與高穩定性的外殼組成,內外殼均具有電化學活性,有高密度與優異穩定性等特點,能彌補包覆材料沒有電化學活性的缺點。