中國粉體網(wǎng)訊 正極材料看三元，三元材料看前驅體,。三元前驅體材料是生產(chǎn)三元正極的關鍵性材料,，通過與鋰源混合燒結制成三元正極，其性能直接決定三元正極材料核心理化性能,。
三元前驅體材料對三元正極材料的影響
前驅體雜質會帶入正極材料,，影響正極雜質含量；
前驅體粒徑大小,、粒徑分布直接決定三元正極粒徑大小,、粒徑分布；
三元前驅體比表面積,、形貌直接決定三元正極比表面積,、形貌；
三元前驅體元素配比直接決定三元正極元素配比等,。
三元正極的粒徑,、形貌、元素配比,、雜質含量等理化性能將影響鋰電池能量密度,、倍率性能、循環(huán)壽命等核心電化學性能,。
三元前驅體材料的制備方法及存在的問題
三元前驅體的制備技術主要有溶膠凝膠法,、噴霧熱解法、沉淀法,。
溶膠凝膠法是一種常見的軟化學方法,，具有均勻性好,、合成溫度低等優(yōu)點，可以實現(xiàn)材料組分分子或原子級的均勻混合,，但也存在工藝復雜,、成本高等缺點。
噴霧熱解法將可溶性金屬鹽和沉淀劑在噴霧干燥器中進行霧化,，然后干燥,，此方法合成出的材料顆粒大小比較一致，化學成分分布比較均勻,，工藝比較簡單,，容易實現(xiàn)，且耗時短,，是工業(yè)生產(chǎn)正極材料的方法之一。
共沉淀法是前驅體材料的主流制備方法,，可以精確控制各組分的含量,，并且實現(xiàn)組分的原子級混合；通過調整溶液濃度,、pH值,、反應時間、反應溫度,、攪拌轉速等合成工藝參數(shù),，可以制備不同粒度、形貌,、密度,、結晶程度的材料。
目前,，國內外正極材料廠家主要采用共沉淀-高溫固相法來制備正極材料,，但其二次顆粒隨著電池充放電次數(shù)增加，尤其在高電壓下,，一次粒子之間的界面極易產(chǎn)生微裂紋或粉化,，提高了界面電阻，極化增大,，二次球形顆粒內部孔隙多,，接觸面積大，副反應增多,，產(chǎn)氣嚴重,，從而導致電池循環(huán)性能和安全性能惡化。
三元前驅體材料的改性
目前研發(fā)的焦點多集中在對正極材料改性上,，如摻雜,、包覆等,，但是，正極改性(摻雜或包覆)存在著均勻性差,、工序多,、耗能多的缺點，因此研究者逐漸開始重視前驅體的改性,。
1)前驅體預氧化
前驅體預氧化一方面能夠消除前驅體內部的缺陷,，同時還能夠減低Li+/Ni2+混排，提高材料的電化學性能,。
ZHANG Qiyu等用Mn(NO3)2對Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2進行預氧化的處理,，其中正極材料的電化學性能也得到了明顯的提高，容量保持率從79.04%提高到90.73%,，交流阻抗也大大減小,。
2)元素摻雜
在燒結過程摻雜通常會有摻雜不均勻的現(xiàn)象，可能還會為了保證摻雜量,、提高摻雜均勻性而提高燒結溫度或者增加燒結工序,，存在著均勻性差、能耗高和工序多的缺點,。因此,，近年來研究者逐漸將元素摻雜作用在前驅體上，改善摻雜的均勻性,，減少燒結工序,，提高正極材料的電化學性能。
HE T等研究了在三元高鎳前驅體Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)的外層梯度摻雜Zr4+,，在不對材料容量產(chǎn)生較大影響的前提下,，大大提高了材料穩(wěn)定性，循環(huán)和倍率性能也得到明顯提高,。
3)核殼和梯度結構
三元高鎳正極材料表面晶體結構會隨著循環(huán)而發(fā)生轉變,，高脫鋰態(tài)下伴隨產(chǎn)生NiO扭曲，同時材料結構容易發(fā)生釋氧,，導致材料結構不穩(wěn)定,；更為嚴重的是，釋放的氧與電解液發(fā)生反應,，帶來脹氣,、熱失控甚至爆炸等一系列問題。研究者考慮到用核-殼結構解決這一問題,。有研究表明核殼結構會導致容量較低,，但其循環(huán)穩(wěn)定性得到明顯提高。
基于核殼結構的缺陷，研究者提出了濃度梯度材料,。SUN Y K等合成具有濃度梯度的前驅［Ni0.67Co0.15Mn0.18］(OH)2,，經(jīng)混鋰、燒結后得到具有濃度梯度的正極材料,，材料的容量影響不大,，循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性均得到提高。
4)晶面誘導調控
控制前驅體的結晶及微結構是一種有效的改善材料循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的有效方法,，且該方法不像前述方法會對材料的其他性能產(chǎn)生影響,。
六方層狀結構的{001}面對于Li+脫嵌來說是沒有電化學活性的，垂直于{001}面的六個側面{010}是Li+脫嵌的主要通道,；由于{001}的表面能較低,，材料微結構中通常會暴露更多的{001}面，不利于Li+的脫嵌,。因此,，促進晶體沿著c軸生長，抑制其在a軸方向的生長,，能夠暴露更多的{010}活性面,，從而提高Li+脫嵌能力，提高材料的電化學性能,。
參考來源：
石墨盟.高鎳三元正極三元前驅體,，巨頭正在形成
張臻.鋰電三元正極材料前驅體的研究進展
孫靜.高鎳三元前驅體改性研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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