镍钴锰三元材料的结构及改性研究进展

倪闯将，刘亚飞，陈彦彬，张学全

(1.北京当升材料科技股份有限公司，北京 100160；2.矿冶科技集团有限公司，北京 100160)

近年来，锂离子电池作为新型清洁能源因具有能量密度高、循环寿命长以及绿色环保等优势备受关注，在智能穿戴、充电宝、电动工具、无人机、电动自行车、启动电源、储能电站等诸多领域被广泛应用[1]。正极材料作为锂电池的重要组成部分，一方面需要提供正负极嵌锂化合物间往复脱嵌所需要的Li+，另一方面也需要提供负极材料表面SEI膜形成所需要的Li+。其性能优劣直接影响着锂电池的综合性能。开发综合性能良好、低成本的锂电正极材料一直是锂离子电池的重要研究方向。

20世纪80年代，第一代锂离子电池正极材料层状钴酸锂(LiCoO2)问世，其工作电压高，安全性能优异。但钴酸锂也存在一些不足，比如成本较高，钴元素对环境有污染风险。在此背景下，层状镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)以及橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)等正极材料被相继开发，并逐步产业化，也催生了众多应用市场。在正极材料的开发应用过程中，单一过渡金属元素的电极材料逐渐限制了其在锂离子电池中的应用。LiNiO2虽然有较高的比容量，但循环稳定性较差；LiMn2O4虽然价格低廉，但比容量较低；LiFePO4虽然有高安全性以及低成本优势，但存在充放电电压低，振实密度低的不足。研究者们在对上述材料的不断优化过程中，镍、钴、锰三元锂电正极材料应运而生。在该复合材料中，Ni有利于提高材料的可逆嵌锂容量；……