中國粉體網訊 鋰離子電池具有綠色環(huán)保,、能量轉化效率高的優(yōu)點，發(fā)展鋰離子電池產業(yè)是實現我國碳達峰和碳中和目標的重要途徑之一,。在當前的鋰離子電池技術框架下，正極材料是決定電池成本和性能的關鍵,。目前應用最廣泛的正極材料主要有LiNixCoyMnzO2(NCM)和 LiNixCoyAlzO2(NCA)高鎳三元材料,，其中鈷元素在上述材料中大量使用。由于不可再生的Co資源全球稀缺,，價格波動且昂貴,，且本身具有毒性，因此高鎳無鈷正極材料成為當前最新研究熱點,。
高鎳二元正極材料具有高比容量,、低成本和低污染的優(yōu)點。但Co的缺失直接會導致材料的結構穩(wěn)定性減弱,，包括材料內部較大的鋰鎳混合引起的材料不可逆結構相變,，高溫下的熱不穩(wěn)定性，較大的表面不穩(wěn)定性如殘余鋰，從而影響材料的電化學性能如較大的不可逆容量,、較差的容量保持率和倍率性能,。
殘余鋰在高鎳正極材料表面的出現是無可避免的，其主要的存在形式為LiOH和Li2CO3等,。主要由以下兩個原因導致：首先,，為了補償正極材料高溫煅燒過程中的鋰損失，通常在混鋰過程中加入過量氫氧化鋰,，經高溫煅燒后仍有少量殘留在正極材料表面并與空氣中的H2O,、O2和CO2反應,；其次,，隨著正極材料中Ni含量升高，需要采用較低的煅燒溫度和更高的氧純度,，在一定程度上促進了殘鋰層的生成,。
這些殘余鋰化合物會產生一些不良的影響:
1.殘余鋰化合物導致正極材料表面高堿性（pH>11），引發(fā)聚偏氟乙烯（PVDF）黏合劑的脫氟化,，這種行為會導致顆粒團聚,，黏度急速增加，最終在正極涂布過程中形成凝膠,，使正極力學性能惡化,。
2.殘余鋰化合物的生成過程加速了電解質（LiPF6）的分解，使顆粒表面附著一層氟化鋰絕緣層,，從而阻止Li+的擴散,。
3.LiOH 和Li2CO3在高壓情況下易分解，導致比容量下降,。
表面殘余鋰的去除方式主要有水洗,、二次煅燒和表面包覆氫氧化物等方式。為去除殘余鋰,，實際生產中廣泛采用水洗或酸洗工藝,，并在之后煅燒以恢復其性能，然而,，額外的表面清潔工藝步驟,，不僅延長了生產時間，且水洗,、煅燒后高鎳正極材料也很難恢復到初始性能,。
表面包覆改性是改善高鎳正極材料電化學性能的常用策略之一。表面涂層可以有效解決高鎳材料存在的空氣不穩(wěn)定性的問題,，通過加入過量的元素組成,，使其在體相內部均勻分布的同時還有剩余的離子進一步擴散到材料表面形成類包覆層，進而提高材料表面的空氣穩(wěn)定性。
2023年8月,，中國粉體網將在山城重慶舉辦“2023先進正極材料技術與產業(yè)高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術研討會”,。我們有幸邀請到 電子科技大學材料與能源學院的劉興泉教授為我們帶來題為《高鎳二元正極材料及其改性研究》的報告。
高鎳二元正極材料具有極高的能量密度,，但由于其高鎳含量而導致的高濃度表面殘堿的強堿性,，使該材料的安全性能、循環(huán)性能和加工性能均不佳,。本報告旨在通過特殊的包覆物設計和包覆物選擇及包覆處理策略,，能夠顯著降低其表面殘堿含量，不僅明顯改善了高鎳二元正極材料的加工性能,，而且顯著提高了循環(huán)性能和高溫性能,，并從理論和實踐兩個維度對該材料的包覆改性效果和機理進行了初步探索。本工作為該材料的進一步產業(yè)化應用提供了有力的技術支撐,。
劉興泉,，男，1964年04月23日生,，四川省南部縣人,，理學博士，中國民盟盟員,，中組部,、中國科學院“西部之光”人才，中國科學院研究生院教授,，博士生導師,；電子科技大學材料與能源學院二級教授，博士生導師,；中國能源學會理事,；國家能源材料與器件專家委員會常務委員；2021年中國科學家論壇“十四五”高質量發(fā)展創(chuàng)新人物,，2023年中國科學家論壇副主席,。1983年09月~1987年07月在四川大學化學系讀本科，獲理學學士學位,；1987年09月~1990年06月在北京大學化學系攻讀碩士學位研究生,，獲理學碩士學位；1997年09月~2000年06月在中國科學院研究生院成都有機化學研究所攻讀博士學位研究生,，獲理學博士學位,。
目前研究領域：全固態(tài)鋰/鈉電池用固體電解質、高能量密度鋰/鈉離子電池新型電極材料設計與制備技術,；鈉離子電池及其電極材料,；鋰硫電池產業(yè)化應用研究,；常溫常壓下電化學催化合成氨、電化學催化分解水制氫和氧,；鋅離子電池及應用,。
參考來源：
1.王長平等 鋰離子電池高鎳正極材料的合成與改性研究進展
2.李金濤等 高鎳正極材料的穩(wěn)定改性方法研究綜述
3.王亞松 鎳錳二元富鎳正極材料的合成與機理研究
4.李港華 高鎳LiNi0.85Mn0.15O2正極材料的合成、改性及性能研究
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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