三元锂电池正极材料的制备方法和发展现状

来源：维多利亚3308  日期：2019-05-28 11:15  浏览量：次

　　三元锂电池正极材料的制备方法和发展现状。随着时代的进步，锂电池取得了快速的发展。与传统电池相比，三元锂电池具有能量密度高、循环使用寿命长、工作电压稳定、自放电小以及环保无污染等优势，而正极材料则是三元锂电池的核心。那么三元锂电池正极材料的制备方法和发展现状是怎样的？存能小编今天就告诉大家。

　　三元锂电池正极材料因其能量密度高、成本低、循环使用寿命长、制备方法简单、毒性小及环境友好而受到研究者的青睐。三元材料集中了Ni、Co、Mn三种元素的优点，其中Ni原子可以显著提高材料的容量，Co的加入可以提高材料的充放电稳定性，Mn不参与反应，可以提高材料的稳定性与安全性。但由于Ni原子半径与锂离子半径相近，在充放电过程中容易造成阳离子混排现象，从而使锂离子发生不可逆的嵌入脱出，影响其循环稳定性，抑制了其电化学性能的进一步提高。

　　三元锂电池正极材料的制备方法

　　三元锂电池正极材料主要的制备方法大致分为固相法和溶液法。固相法有高温固相法和乙酸盐燃烧法。溶液法主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、喷雾热解法等。不同的合成方法对所制备的三元材料的性能有较大的影响。下面向读者简单介绍几种常见制备方法：

　　1、溶胶-凝胶法

　　溶胶-凝胶法是合成超微颗粒的一种先进的软化学方法。广泛应用于合成各种陶瓷粉体、涂层、薄膜、纤维等产品。该方法是将较低粘度的前驱体混合均匀，制成均匀的溶胶，并使之凝胶，在凝胶后或凝胶过程中成型、干燥，然后烧结或煅烧。

　　2、共沉淀法

　　共沉淀法一般是把化学原料以溶液状态混合，并向溶液中加入适当的沉淀剂，使溶液中已经混合均匀的各个组分按化学计量比共沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再把它煅烧分解制备出微细粉料的产品。

　　传统的固相合成技术难以使材料达到分子或原子线度化学计量比混合，而采用共沉淀方法往往可以解决这一问题，从而达到较低的生产成本制备高质量材料的目的。

　　3、高温固相法

　　高温固相法即反应物仅进行固相反应，是合成粉体材料常用的一种方法，也是目前制备正极材料比较常见的一种方法。为了使合成材料有理想的电化学性能，满足Li+脱嵌体结构的稳定性，必需保证其有良好的结晶度。因此，在采高温固相法即反应物仅进行固相反应，是合成粉体材料常用的一种方法，也是目前制备正极材料比较常见的一种方法。

　　4、水热法

　　水热合成技术是指在高温高压的过饱和水溶液中进行化学合成的方法。它属于湿化学法合成的一种。利用水热法合成的粉末一般结晶度高，并且通过优化合成条件可以不含有任何结晶水，而且粉末的大小、均匀性、形状、成份可以得到严格的控制。水热合成省略了煅烧步骤，从而也省略了研磨的步骤，因此粉末的纯度高，晶体缺陷的密度降低。

　　三元锂电池正极材料的发展现状

　　近几年来层状嵌锂多元过渡金属复合型正极材料发展迅速，尤其是含有钴镍锰三种元素的新型过渡金属嵌锂氧化物复合材料。由于中国企业越来越多的参与国际市场竞争，国际锂电企业的材料选择也直接影响到国内企业的选择。

　　此种材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔体系，且其综合性能优于任一的单组合化合物，存在明显的三元协同效应。此类固溶体材料通常具有200mAh/g左右的放电容量，主要工作电压区间在2.5～4.6V之间，在充放电过程中，能保持层状结构的特征，避免了层状LiMnO2结构向尖晶石结构的转变。

　　与目前占据市场主流的钴酸锂比较，其具有比容量高、价格低、对环境友好、热稳定性高和安全性好等优势，具有广阔的市场前景。今后的发展将在制备方法上的创新、形态控制、表面修饰以及提高振实密度等方面深入。

　　三元锂电池的正极材料是锂电池中最为关键的原材料，由于正极材料在锂电池中占有较大比例，因此它决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时由于锂离子电池正极材料在电池成本中所占比例可高达40%左右，所以其成本也直接决定电池成本的高低。应该说是三元锂电池正极材料的发展引领了锂电池的发展。